PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … · · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape...
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Reacutepublique Algeacuterienne Deacutemocratique Et Populaire
Ministegravere de lrsquoEnseignement Supeacuterieur et de la Recherche
Scientifique
Universiteacute de Larbi Teacutebeacutessi
Faculteacute des Sciences et de la Technologie
Deacutepartement de Geacutenie Civil
PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZEH Ehab
Meacutemoire de Master Acadeacutemique
Option Structures
20152016
Preacutesenteacute et soutenu publiquement le 24-05-2016 devant le Jury composeacute de
Preacutesident N Hassounet
Rapporteur S Guerroudj
Examinateurs
Remerciements
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES symbols
Xc4 CORROSION INDUITE PAR CARBONATATION(ALTERNANCE
HUMIDITEacute SEacuteCHAGE)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
Xix (19e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Xx (20e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
ITMAIZEH Ehab
LISTE DES tableaux
Tableau 1 tableau des pathologies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip35
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES FIGURES
Figures 1 deacutegradations de beacuteton armehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
Figures 2 reacuteactions alcalis-granulatshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5
Figures 3 attaques sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
Figures 4 attaques acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
Figures 5 lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Figures 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
Figures 7 pheacutenomegravene de la carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12
Figures 8 Le scheacutema de la carbonatation
peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figures 9 les phase de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16
Figures 10 Progression du front de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
Figures 11 corrosion bar les tempshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
Figures 12 les eacutetats de corrosion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Figures 13 corrosion de lrsquoarmaturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25
Figures 14 processus de corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26
Figures 15 Eacutevolution de la deacutegradation
drsquoune structure en beacuteton armeacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27
Figures 16 fissure de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29
Figures 17 leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
Figures 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Remerciements
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES symbols
Xc4 CORROSION INDUITE PAR CARBONATATION(ALTERNANCE
HUMIDITEacute SEacuteCHAGE)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
Xix (19e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Xx (20e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
ITMAIZEH Ehab
LISTE DES tableaux
Tableau 1 tableau des pathologies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip35
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES FIGURES
Figures 1 deacutegradations de beacuteton armehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
Figures 2 reacuteactions alcalis-granulatshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5
Figures 3 attaques sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
Figures 4 attaques acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
Figures 5 lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Figures 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
Figures 7 pheacutenomegravene de la carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12
Figures 8 Le scheacutema de la carbonatation
peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figures 9 les phase de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16
Figures 10 Progression du front de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
Figures 11 corrosion bar les tempshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
Figures 12 les eacutetats de corrosion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Figures 13 corrosion de lrsquoarmaturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25
Figures 14 processus de corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26
Figures 15 Eacutevolution de la deacutegradation
drsquoune structure en beacuteton armeacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27
Figures 16 fissure de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29
Figures 17 leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
Figures 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES symbols
Xc4 CORROSION INDUITE PAR CARBONATATION(ALTERNANCE
HUMIDITEacute SEacuteCHAGE)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
Xix (19e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Xx (20e siegravecle)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
ITMAIZEH Ehab
LISTE DES tableaux
Tableau 1 tableau des pathologies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip35
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES FIGURES
Figures 1 deacutegradations de beacuteton armehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
Figures 2 reacuteactions alcalis-granulatshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5
Figures 3 attaques sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
Figures 4 attaques acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
Figures 5 lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Figures 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
Figures 7 pheacutenomegravene de la carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12
Figures 8 Le scheacutema de la carbonatation
peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figures 9 les phase de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16
Figures 10 Progression du front de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
Figures 11 corrosion bar les tempshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
Figures 12 les eacutetats de corrosion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Figures 13 corrosion de lrsquoarmaturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25
Figures 14 processus de corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26
Figures 15 Eacutevolution de la deacutegradation
drsquoune structure en beacuteton armeacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27
Figures 16 fissure de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29
Figures 17 leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
Figures 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
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23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
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beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
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Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
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Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZEH Ehab
LISTE DES tableaux
Tableau 1 tableau des pathologies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip35
ITMAIZIH Ehab
LISTE DES FIGURES
Figures 1 deacutegradations de beacuteton armehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
Figures 2 reacuteactions alcalis-granulatshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5
Figures 3 attaques sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
Figures 4 attaques acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
Figures 5 lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Figures 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
Figures 7 pheacutenomegravene de la carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12
Figures 8 Le scheacutema de la carbonatation
peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figures 9 les phase de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16
Figures 10 Progression du front de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
Figures 11 corrosion bar les tempshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
Figures 12 les eacutetats de corrosion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Figures 13 corrosion de lrsquoarmaturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25
Figures 14 processus de corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26
Figures 15 Eacutevolution de la deacutegradation
drsquoune structure en beacuteton armeacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27
Figures 16 fissure de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29
Figures 17 leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
Figures 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
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Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
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LISTE DES FIGURES
Figures 1 deacutegradations de beacuteton armehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
Figures 2 reacuteactions alcalis-granulatshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5
Figures 3 attaques sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
Figures 4 attaques acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
Figures 5 lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Figures 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
Figures 7 pheacutenomegravene de la carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12
Figures 8 Le scheacutema de la carbonatation
peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figures 9 les phase de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16
Figures 10 Progression du front de carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
Figures 11 corrosion bar les tempshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
Figures 12 les eacutetats de corrosion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Figures 13 corrosion de lrsquoarmaturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25
Figures 14 processus de corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26
Figures 15 Eacutevolution de la deacutegradation
drsquoune structure en beacuteton armeacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27
Figures 16 fissure de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29
Figures 17 leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
Figures 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
Figures 19 Epaufrure dans constructionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 20 lichen sur la structurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
Figures 21 ressuage de beacutetonhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36
Figures 22 scheacutema du choix drsquoinvestigationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
Figures 23 scleacuteromegravetrehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
Figures 24 le radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
Figures 25 carotte preacuteleveacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Figures 26 preacutelegravevement drsquoaciershelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
Figures 27 Graphique enrobage-carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 51
Figures 28 Carbonatation sur carottehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
SOMMAIRE
Chapitre 1
1) INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
1) Deacutegradations meacutecaniqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
2) Deacutegradations Chimiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4
22) Attaques Sulfatiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6
23) Attaques Acideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
24) Lixiviationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7
3) Deacutegradations Physiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par
le gel et les sels de deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8
31) Cycles deacute gel-deacutegelhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9
32) Sels deacute deacuteverglaccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
a) Les pathologies agrave risque eacuteleveacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a1) La carbonatationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11
a2) La corrosionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
a3) La Fissurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28
a4) Les Leacutezardeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30
a5) Le Retraithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31
b) Pathologies agrave risque moyenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b1) faiumlenccedilagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33
b2) Epaufrurehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b3) Lichenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34
b4) Le ressuagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35
conclusionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38
REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
1) CHOIX DES INVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39
2) TYPES DrsquoINVESTIGATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
21) INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphellip 41
RELEVEacute VISUELhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41
SCLEacuteROMEgraveTREhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
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beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
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en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
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Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
LrsquoAUSCULTATIONSONIQUEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43
Radarhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46
22) INVESTIGATIONS DESTRUCTIVEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacutehelliphelliphellip 48
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49
TEST Agrave LA CARBONATATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 50
3) CONCLUSIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 52
Tableau recapitulatif helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53
Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Recommandations
Reacutefeacuterences
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Itmaizeh Ehab
Probeacutematique
Les structures en beacuteton armeacute sont souvent affaiblies par les pathologies qui les affectent durant
leur vie ceci est ducirc agrave lrsquoenvironement qui nrsquoa pas eacuteteacute pris en consideacuteration La pathologie qui affecte le
beacuteton et surtout ceux qui sont classeacutees dangereuses seront la cause de son effondrement si elles sont
ignoreacutees
Pour ne pas arriver agrave ce stade on doit freiner sa progression ou la neutraliser le plus vite possible
en prenant les mesures neacutecessaires qui srsquoimposent
Dans ce meacutemoire nous parlerons de ces pathologies comment sont deacutetecteacutees et leurs causes drsquoy
ecirctre
Le diagnostic est lrsquoeacutetape essetielle dans le processus drsquoentretien de la structure en beacuteton armeacute crsquoest
pour celagrave on a donneacute une grande importance agrave cette phase Parce que un bon diagnostic nous amegravene agrave la
deacutecision adeacutequate pour que la pathologie si elle existait sera soigneacutee et empecirccheacutee de se reacutepondre dans
lrsquoeacuteleacutement et structure restera reacutesistante et saine
Le diagnostic prend plusieurs formes et passe par des eacutetapes essentielles et bien connues Nous
avons montreacute que parmi les diagnostics les utiliseacutes est le diagnostic dit controcircle non destructif (CND) que
nous recommandons pour les avantages qursquoil apporte siple et ne porte aucun preacutejudice agrave lrsquoeacuteleacutement ou la
structure
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
[Titre du document]
Chapitre 1
INTRODUCTION
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 1
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Le beacuteton est un mateacuteriau employeacute depuis des milleacutenaires mais ce nrsquoest qursquoau XIX siegravecle
qursquoil connait un grand essor notamment gracircce au ciment de Portland et agrave Louis Vicat Il aura
fallu attendre la fin de ce siegravecle pour voir apparaitre les premiegraveres constructions en beacuteton armeacute
Depuis il est devenu le mateacuteriau composite incontournable Les eacuteleacutements en beacuteton armeacute sont tregraves
preacutesents dans notre vie
Que ce soit dans un pont pour traverser une route dans des activiteacutes ou autres ouvrages
en beacuteton armeacute ils remplissent tous une ou plusieurs fonctions bien preacutecises Ces ouvrages sont
neacutecessaires au bon fonctionnement de notre socieacuteteacute car ce sont des eacuteleacutements facilitant ou
ameacuteliorant la vie des usagers Pour leur permettre de remplir leur rocircle il est neacutecessaire de
srsquoassurer de leur bonne santeacute et dans le cas contraire les reacuteparer
Crsquoest dans cette optique que srsquoinscrit le diagnostic drsquoun ouvrage Agrave partir du
moment ougrave une pathologie est apparue mecircme si cela ne remet pas en cause la stabiliteacute de
lrsquoouvrageacute il est important de diagnostiquer drsquoune part drsquoougrave vient le problegraveme mais agrave quel
degreacute il affecte lrsquoeacutedifice Dans un second temps il est neacutecessaire de supprimer le problegraveme agrave la
source et de reacuteparer lrsquoouvrage
Le diagnostic est un moment cleacute lorsqursquoil y a preacutesence de pathologies En effet si
la source du problegraveme est mal diagnostiqueacutee les reacuteparations preacuteconiseacutees ne correspondront pas
reacuteellement agrave ce qui est neacutecessaire et lrsquoouvrage sera toujours soumis aux mecircmes attaques
Pour effectuer un diagnostic diffeacuterents moyens drsquoinvestigation sont disponibles On a
drsquoune part les Meacutethodes destructives pour les structures pouvant ecirctre localement deacutegradeacutees et les
meacutethodes non destructives pour les ouvrages neacutecessitant drsquoecirctre preacuteserveacutes tels que les
bacirctiments classeacutes monuments historiques
Une fois les causes ainsi que les pathologies diagnostiqueacutees il est neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de reacutehabilitation afin de redonner agrave la structure ses caracteacuteristiques physiques
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Itmaizeh Ehab Chapitre 1
Introduction Page 2
et meacutecaniques initiales Afin de retarder ou de limiter de nouvelles pathologies similaires il est
possible de proteacuteger la structure Il existe un grand nombre de protections elles sont agrave
choisir selon les diffeacuterentes pathologies mais aussi sur la dureacutee de peacuterennisation espeacutereacutee
Elles vont du simple revecirctement srsquoappliqueacute sur le parement aux traitements eacutelectrochimiques
Il est aussi possible de ne pas preacutevoir des travaux mais seulement srsquointeacuteresser agrave
lrsquoeacutevolution des pathologies Crsquoest le cas par exemple pour des fissures il peut ecirctre utile de
veacuterifier si son ouverture est continuelle dans le temps dans ce cas il sera neacutecessaire de preacutevoir
des travaux de confortement Ou bien si lrsquoouverture de la fissure deacutepend de lrsquoeacutevolution de la
tempeacuterature auquel cas il est possible de laisser lrsquoouvrage en lrsquoeacutetat sans craindre une deacutegradation
de lrsquoouvrage
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Chapitre 2
PATHOLOGIES DU
BEacuteTON ARMEacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 3
Chapitre 2 PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
DESCRIPTION DES PATHOLOGIES DU BEacuteTON ARMEacute
Dans cette partie nous nous inteacuteresserons aux principales pathologies apparaissant dans le
beacuteton armeacute durci Ces pathologies ont des causes et conseacutequences variables Elles sont deacutecrites dans
ce qui suit deacutegradations meacutecaniques chimiques est physiques
Figure 1 deacutegradations de beacuteton arme
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 4
1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
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beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
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9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
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10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
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18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
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1) Deacutegradations meacutecaniques Ces deacutesordres se manifestent freacutequemment par lrsquoapparition de fissures eacuteventuellement
aggraveacutees par une deacuteformation inacceptable de la structure Lorsque des contraintes brusques
comme un impact ou une explosion provoquent une dislocation plus ou moins importante du beacuteton
le lien entre les deacutegacircts et leur cause est geacuteneacuteralement eacutevident Avant de proceacuteder agrave des
reacuteparations on srsquoassurera toutefois que drsquoautres meacutecanismes de deacutegradation actifs ne doivent pas
ecirctre traiteacutes au cours des travaux
Des deacutesordres reacutesultant drsquoune faible surcharge permanente ou drsquoun tassement des appuis
sont en effet plus lents agrave se manifester notamment en raison du fluage du beacuteton Outre une
inspection in situ une eacutetude de stabiliteacute sera neacutecessaire afin drsquoeacutevaluer lrsquoaction drsquoune surcharge
eacuteventuelle [1]
2) Deacutegradations Chimiques
21) Reacuteactions Alcalis-Granulats (RAG)
La reacuteaction alcalis-granulats (RAG) reacutesulte drsquoune interaction entre les alcalis du beacuteton
(provenant du ciment des additions des adjuvants hellip) et des granulats potentiellement reacuteactifs
(crsquoest-agrave-dire sensibles aux alcalis) qui contiennent de la silice reacuteactive (acide silicique) se preacutesentant
sous forme drsquoopale de calceacutedoine de cristobalite de tridymite et de quartz cryptocristallin Crsquoest la
raison pour laquelle on parle eacutegalement de reacuteaction alcalis-silice
La RAG entraicircne la formation de produits expansifs et notamment drsquoun gel drsquoalcalis-silice
capable drsquoattirer lrsquoeau et donc de gonfler Il en reacutesulte des contraintes de traction internes au beacuteton
qui conduisent agrave une fissuration de ce dernier et parfois agrave la rupture des armatures Pour qursquoune
reacuteaction alcalis-granulats se produise les conditions suivantes doivent ecirctre reacuteunies
1- preacutesence de granulats potentiellement reacuteactifs
La reacuteaction se produit seulement si la teneur en reacuteactifs se situe agrave lrsquointeacuterieur drsquoun domaine
critique (pessimum) dont les limites deacutependent de la composition mineacuteralogique des constituants
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2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
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22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
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23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
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beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
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en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
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tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
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Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
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Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 5
2-humidification permanente ou reacuteguliegravere de la structure teneur eacuteleveacutee du beacuteton en alcalis
Dans un beacuteton non armeacute la RAG se manifeste par un faciegraves de fissuration plutocirct aleacuteatoire
Dans un beacuteton armeacute ou preacutecontraint les armatures empecircchent la libre dilatation du beacuteton dans le
sens des barres drsquoacier de sorte que le traceacute des fissures eacutepouse celui des armatures sous-
jacentes
En lrsquoabsence drsquoexamen compleacutementaire le risque est grand drsquoattribuer la deacutegradation agrave tort
agrave un pheacutenomegravene de corrosion Dans certains cas le beacuteton prend une teinte ocre et lrsquoon constate la
disparition de lichens et de mousses preacutesents au preacutealable le long des fissures [2]
Figure 2 reacuteactions alcalis-granulats
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 6
22) Attaques Sulfatiques
Les sulfates en provenance de lrsquoenvironnement (terres milieu aqueux) peuvent reacuteagir
avec le beacuteton pour former de lrsquoettringite (sel de Candlot) Cette cristallisation srsquoaccompagne drsquoune
expansion tregraves importante et peut se produire aussi bien durant la phase plastique du durcissement
(ettringite primaire) qursquoapregraves le durcissement (ettringite secondaire)
Seule lrsquoettringite secondaire est preacutejudiciable au beacuteton les contraintes internes causeacutees par
lrsquoexpansion entraicircnant la fissuration et la ruine de la structure Toutefois mecircme en lrsquoabsence de
source exteacuterieure de sulfates un eacutechauffement excessif du beacuteton en cours de durcissement peut
eacutegalement donner lieu agrave la formation drsquoettringite notamment lors drsquoun traitement thermique
(destineacute agrave acceacuteleacuterer le deacuteveloppement de la reacutesistance du beacuteton) ou lors du deacutegagement de la chaleur
drsquohydratation dans le beacuteton de masse Crsquoest la raison pour laquelle la tempeacuterature maximale est
geacuteneacuteralement limiteacutee agrave quelque 65 degC durant la phase de durcissement
En deacutecalcifiant les composeacutes primaires de la prise preacutesents dans le ciment durci (C-S-
H) les sulfates peuvent aussi alteacuterer la reacutesistance meacutecanique du beacuteton et donc affecter la stabiliteacute
de lrsquoouvrage [3]
Figure 3 attaques sulfatiques
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 7
23) Attaques Acides
Le beacuteton preacutesente un caractegravere basique eacuteleveacute induit par les composeacutes hydrateacutes de la pacircte de
ciment (la phase interstitielle contenue dans le beacuteton a un pH tregraves eacuteleveacute)
Il peut donc preacutesenter une certaine reacuteactiviteacute vis-agrave-vis des solutions acides telles que les
pluies acides les eaux naturelles chargeacutees en dioxyde de carbone les eaux reacutesiduaires les eaux des
industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques les eaux chargeacutees en
acides mineacuteraux mais aussi les eaux pures [4]
Figure 4 Attaques acides
24) Lixiviation
Dans une structure en beacuteton exposeacutee agrave lrsquoair ambiant lrsquoeau ne srsquoeacutevapore que sur une
eacutepaisseur limiteacutee agrave quelques centimegravetres
Les pores sont satureacutes lorsque le beacuteton est en contact de maniegravere prolongeacutee avec lrsquoeau Des
ions en provenance du milieu exteacuterieur peuvent alors transiter dans la phase liquide interstitielle du
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 8
beacuteton En fonction de la nature des eacuteleacutements chimiques qui peacutenegravetrent dans le mateacuteriau il peut en
reacutesulter des reacuteactions chimiques de dissolutionpreacutecipitation et donc une lixiviation progressive des
hydrates Les eaux pures ou tregraves peu chargeacutees ont un grand pouvoir de dissolution elles peuvent
dissoudre les constituants calciques du beacuteton (la portlandite notamment)
Malgreacute la complexiteacute des reacuteactions chimiques geacuteneacutereacutees par les eaux agressives lrsquoapplication
de quelques principes de preacutevention eacuteleacutementaires respecteacutes au niveau de la formulation du beacuteton
(formulation adapteacutee dosage en ciment adeacutequat faible EC beacuteton compact et peu permeacuteable) de la
conception de lrsquoouvrage et lors de sa reacutealisation (vibration cure) permettent drsquoobtenir des beacutetons
reacutesistants durablement dans les milieux agressifs [5]
Figure 5 lixiviation
3) Deacutegradations Physiques
Meacutecanismes deacuteveloppeacutes par le gel et les sels de deacuteverglaccedilage
Les meacutecanismes de deacutegradation du beacuteton sont lieacutes agrave lrsquoalternance de cycles reacutepeacuteteacutes de phases
de gel et de deacutegel Le risque de deacutesordres est drsquoautant plus eacuteleveacute que le degreacute de saturation en eau du
beacuteton est important Crsquoest le cas notamment des parties drsquoouvrages non proteacutegeacutees des intempeacuteries et
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 9
en contact direct avec des eaux satureacutees en sel Une formulation mal adapteacutee et une mise en œuvre
incorrecte du beacuteton peuvent amplifier les deacutegradations
Ce pheacutenomegravene est aggraveacute en surface par lrsquoapplication des sels de deacuteverglaccedilage (ou
fondants routiers) qui engendrent un accroissement des gradients de concentrations en sels
geacuteneacuterant ainsi des pressions osmotiques plus eacuteleveacutees
Les deacutegradations occasionneacutees par le gel peuvent ecirctre de deux types
ndash Une microfissuration reacutepartie dans la masse du beacuteton (feuilletage parallegravele aux parois) provoqueacutee
par un meacutecanisme de gel interne
ndash Un deacutelitage de la zone superficielle (deacutegradation superficielle) appeleacute eacutecaillage sous lrsquoeffet
conjugueacute des cycles de gel-deacutegel et des sels de deacuteverglaccedilage
Un gradient thermique important au voisinage de la surface geacuteneacutereacutee par lrsquoapplication des
sels agrave titre curatif sur un film de glace amplifie la deacutegradation de surface
Ces deux formes de deacutegradation peuvent se produire simultaneacutement ou de maniegravere
indeacutependante elles peuvent affecter la durabiliteacute de la structure et en particulier la peacuterenniteacute
architecturale des ouvrages [6]
31) Cycles deacute gel-deacutegel
En lrsquoabsence de mesures approprieacutees le beacutetonnage en peacuteriode hivernale peut donner lieu agrave
des deacutegacircts de gel La formation de glace conduit en effet agrave la dilatation de lrsquoeau preacutesente dans le
beacuteton frais
Dans un beacuteton encore plastique ce gonflement srsquoopegravere librement une fois durci le
beacuteton ne preacutesentera aucun deacutegacirct apparent mais sera de mauvaise qualiteacute Dans un beacuteton jeune
deacutejagrave durci le gonflement est entraveacute et des tensions internes apparaissent Si le mateacuteriau nrsquoa pas
deacuteveloppeacute de reacutesistance suffisante les deacutegacircts se manifesteront par un eacutecaillage de la surface (le
plus souvent en plusieurs couches) On considegravere geacuteneacuteralement que le beacuteton est apte agrave reacutesister agrave ces
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 10
tensions internes degraves que sa reacutesistance en compression deacutepasse 5 Nmmsup2 Cette reacutesistance
devrait ecirctre atteinte si lrsquoon maintient une tempeacuterature ambiante supeacuterieure agrave 5 degC pendant les 72
premiegraveres heures qui suivent la mise en œuvre
Un beacuteton durci peut lui aussi ecirctre endommageacute par le gel en se dilatant sous lrsquoaction
du gel lrsquoeau preacutesente dans les pores et les fissures creacutee des tensions susceptibles de provoquer ou
drsquoaggraver des fissures La sensibiliteacute au gel du beacuteton durci deacutepend dans une large mesure de sa
structure poreuse et des dimensions des fissures Le risque de deacutegacircts de gel est plus important sur
des dalles ou des plans horizontaux que sur des surfaces verticales les pores eacutetant davantage
satureacutes en eau [7]
32) Sels deacute deacuteverglaccedilage
Les sels de deacuteverglaccedilage employeacutes pour faire fondre la glace induisent une reacuteaction
endothermique c-agrave-d une reacuteaction au cours de laquelle le milieu environnant cegravede une partie de sa
chaleur En lrsquooccurrence la chaleur est preacuteleveacutee dans la couche superficielle du beacuteton qui en raison
de la chute brutale de tempeacuterature subit un choc thermique et srsquoexpose ainsi agrave un risque
drsquoeacutecaillage Le risque de deacutegradation par le gel est encore accru lorsque des preacutecipitations
neigeuses prolongeacutees alternent avec des eacutepandages de sels reacutepeacuteteacutes et que la couche superficielle du
beacuteton peut se trouver satureacutee en eau La nature des sels de deacuteneigement peut eacutegalement avoir une
incidence sur le processus de deacutegradation observeacute
Par ailleurs les ions chlore des sels de deacuteverglaccedilage peuvent engendrer un risque de
corrosion pour les armatures [8]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 11
Figure 6 deacutegradation due aux sels de deacuteverglaccedilage
Dans ce qui suit nous allons voir les diffeacuterents types de pathologies que nous avons classeacute en deux
grandes cateacutegories agrave savoir Les pathologies agrave risque eacuteleveacute et agrave risque moyen
A) Les pathologies agrave risque eacuteleveacute
1) La carbonatation
La carbonatation du beacuteton est un pheacutenomegravene indissociable de ce mateacuteriau de construction
Pendant la dureacutee de vie de lrsquoouvrage le dioxyde de carbone preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peacutenegravetre dans
le beacuteton agrave partir de la surface du mateacuteriau
Le dioxyde de carbone peut alors reacuteagir avec les produits reacutesultant de lrsquohydratation du
ciment La carbonatation modifie progressivement la composition chimique et la microstructure
interne du beacuteton Durant la vie de lrsquoouvrage le beacuteton piegravege ainsi du dioxyde de carbone agrave hauteur de
10 agrave 15 du CO2 eacutemis lors de la deacutecarbonatation du calcaire neacutecessaire agrave la fabrication du ciment
Les ingeacutenieurs ont au cours du XXe siegravecle appris agrave maicirctriser certaines conseacutequences
probleacutematiques du pheacutenomegravene de carbonatation Agrave la fin de vie de lrsquoouvrage la carbonatation peut
cette fois ecirctre exploiteacutee pour fixer du CO2 dans la pacircte de ciment durcie drsquoun beacuteton de deacutemolition
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 12
Des reacutesultats reacutecents montrent qursquoil est alors possible de recapter jusqursquoagrave 50 agrave 60 de CO2
suppleacutementaire Par ailleurs cette carbonatation est particuliegraverement favorable agrave une ameacutelioration de
la qualiteacute du granulat recycleacute issu du beacuteton de deacutemolition facilitant ainsi sa reacuteutilisation
11) Les meacutecanismes de la carbonatation
Lrsquoatmosphegravere de notre planegravete contient en moyenne 003 agrave 004 de CO2
Cette
concentration en dioxyde de carbone varie localement avec la tempeacuterature la pression
atmospheacuterique et la proximiteacute eacuteventuelle drsquoune agglomeacuteration
Dans les zones fortement industrialiseacutees dans les parkings et aux abords des grands
axes routiers la quantiteacute de CO2
atmospheacuterique peut ecirctre multiplieacutee par un facteur trois ou
quatre pour atteindre 01
CO2+ Ca(OH)2 CaCO3+ H2O
Figure 7 pheacutenomegravene de la carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
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LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
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c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
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Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 13
12) Conseacutequences de la carbonatation
Notons que les ciments contiennent eacutegalement des oxydes drsquoalcalins (Na2O et K2O) qui
se retrouvent sous forme de bases alcalines dans la solution interstitielle ( NaOH et KOH) Ces
espegraveces alcalines permettent de maintenir une basiciteacute au-delagrave de la valeur imposeacutee par la
portlandite (crsquoest-agrave-dire au-delagrave de 124 agrave 20 degC) Neacuteanmoins leur carbonatation est tregraves rapide
puisque les alcalins sont quasiment uniquement preacutesents sous forme aqueuse et sont donc
facilement lixivieacutes (on dit aussi lessiveacutes) en preacutesence de pluie
Au cours du processus de carbonatation lrsquoeacuteleacutement principal de transformation est le
carbonate de calcium (CaCO3) dont il existe plusieurs varieacuteteacutes polymorphiques calcite vateacuterite et
aragonite La calcite est la varieacuteteacute la plus stable et correspond agrave la forme du calcaire qui a servi agrave
obtenir le clinker apregraves cuisson du cru dans le four de la cimenterie
Du point de vue des structures en beacuteton armeacute ou preacutecontraint la carbonatation est un
pheacutenomegravene deacuteleacutetegravere qui progresse de lrsquoexteacuterieur (parement) vers lrsquointeacuterieur agrave travers la zone
drsquoenrobage des armatures selon un processus physico-chimique qui associe la diffusion du CO2 agrave
travers la porositeacute et les reacuteactions chimiques de fixation du CO2 dans les hydrates La neutralisation
de lrsquoalcaliniteacute du milieu qui en deacutecoule devient probleacutematique lorsqursquoelle atteint le premier lit des
armatures En effet si le pH diminue trop la couche de passivation des aciers constitueacutee drsquooxydes et
drsquohydroxydes ferreux devient instable Il srsquoensuit une corrosion rapide dite geacuteneacuteraliseacutee sur toute la
surface de lrsquoarmature Les produits de corrosion qui sont expansifs endommagent le parement
(fissuration eacutepaufrures etc) forment des couleacutees de rouilles inestheacutetiques et conduisent agrave la
reacuteduction de la section drsquoacier des armatures La valeur de pH seuil en dessous de laquelle la
carbonatation peut conduire agrave une corrosion marqueacutee des armatures fait encore deacutebat dans la
litteacuterature Situeacute entre 9 et 11 ce seuil deacutepend de la nature du ciment et surtout de lrsquoeacutetat
hydrique du beacuteton il faut notamment suffisamment drsquoeau liquide pour faciliter les eacutechanges
ioniques au niveau des micro piles qui apparaissent sur la surface de lrsquoacier sans pour autant
bloquer la diffusion de lrsquooxygegravene corrosif en phase gazeuse
Il est possible de reacutealiser un diagnostic de lrsquoeacutetat de carbonatation du beacuteton en preacutelevant
depuis un parement une carotte qui est fendue en deux et sur laquelle un indicateur colorimeacutetrique
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de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
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normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
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communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
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14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
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possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
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22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 14
de pH (pheacutenolphtaleacuteine) est pulveacuteriseacute La partie carbonateacutee apparaicirct incolore et le noyau non
carbonateacute crsquoest-agrave-dire tregraves basique se colore en rose (la zone de virage est voisine de pH = 9)
Toutefois il est stipuleacute dans la reacuteglementation europeacuteenne REACH que la pheacutenolphtaleacuteine
a un caractegravere canceacuterigegravene Son utilisation doit ecirctre limiteacutee ou seacutevegraverement controcircleacutee
Crsquoest pourquoi la communauteacute scientifique se penche sur lrsquoutilisation drsquoun nouvel
indicateur coloreacute de pH
La meacutethode colorimeacutetrique ne renseigne pas sur la forme veacuteritable du front de carbonatation
comme cela est illustreacute ougrave les armatures apparaissent proteacutegeacutees car eacutetant situeacutees agrave lrsquoaval du
front deacutetecteacute par projection de pheacutenol -phtaleacuteine alors qursquoen reacutealiteacute le niveau de carbonatation y
serait suffisant pour initier la corrosion Pour gagner en preacutecision il existe des meacutethodes plus
coucircteuses telles lrsquoanalyse thermogravimeacutetrique (reacutealiseacutee sur une succession de fines tranches de
mateacuteriau preacuteleveacutees par sciage depuis la surface) et la gamma-densimeacutetrie (meacutethode non destructive)
Lrsquoutilisation de plusieurs indicateurs coloreacutes preacutesentant des zones de virage de pH diffeacuterentes
pourrait eacutegalement ecirctre une solution agrave condition que les contrastes de coloration entre les zones
saine et carbonateacutee soient suffisamment marqueacutes
Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est un facteur tregraves important puisque la carbonatation est lente voire
absente dans une atmosphegravere satureacutee drsquoeau (la diffusion du CO2 en phase gazeuse est alors
quasiment impossible si la porositeacute du beacuteton est satureacutee) et dans une atmosphegravere trop segraveche (la
dissolution du CO2 en phase aqueuse nrsquoa pas lieu car elle est cineacutetiquement tregraves limiteacutee) Ce
comportement conduit agrave une carbonatation optimale pour une humiditeacute relative comprise entre 50
et 70
En revanche notons que la corrosion sera quant agrave elle optimale pour une humiditeacute relative
avoisinant 90 -95
Du point de vue normatif le risque de carbonatation est pris en compte pour formuler un
beacuteton (EC dosage en ciment et teneur en additions mineacuterales) au travers de la norme NF EN 206-1
Il est inteacuteressant de noter que la classe drsquoexposition la plus preacutejudiciable vis-agrave-vis de la
carbonatation (XC4) correspond agrave un climat avec alternance de phases segraveches et humides Cette
situation nrsquoest certes pas la plus favorable du seul point de vue de la carbonatation en revanche
eu eacutegard au risque de corrosion elle maximise la cineacutetique Notons eacutegalement lrsquoexistence de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 15
normes (Eurocode 2) permettant le dimensionnement de lrsquoeacutepaisseur drsquoenrobage en fonction de la
classe de reacutesistance du beacuteton et de lrsquoagressiviteacute de lrsquoenvironnement vis-agrave-vis de lrsquoattaque du CO2
Le scheacutema de la carbonatation peut ecirctre repreacutesenteacute de la maniegravere suivante
Figure 8
13) LES CAUSES DE LA CARBONATAT ION
Le CO2 preacutesent dans lrsquoatmosphegravere peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune carbonatation des matrices
cimentaires Il se diffuse alors sous forme gazeuse dans la porositeacute du beacuteton ou du mortier et se
dissout en formant des acides au contact de la solution interstitielle contenue dans la pacircte de
ciment (avec une preacutedominance de H2CO3 HCO3- ou CO32- suivant la gamme de pH figure 8
Ce pheacutenomegravene a pour conseacutequence drsquoabaisser le pH du milieu et de conduire agrave la
dissolution des hydrates du ciment Lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecteacute Plus
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 16
communeacutement appeleacute portlandite cet hydrate joue un rocircle fondamental dans le maintien drsquoun pH
eacuteleveacute proteacutegeant les armatures du beacuteton armeacute ou preacutevenant la formation de micro-organismes
Lorsque la portlandite a eacuteteacute entiegraverement consommeacutee ou qursquoelle nrsquoest plus suffisamment
accessible pour reacuteguler le pH par effet tampon le milieu srsquoacidifie permettant ainsi la corrosion des
armatures La carbonatation des silicates de calcium hydrateacutes (C-S-H) est eacutegalement possible
La carbonatation des C-S-H qui contribue de maniegravere non neacutegligeable agrave la fixation du
CO2 dans la matrice cimentaire est agrave lrsquoorigine drsquoimportantes eacutevolutions de la microstructure Les
C-S-H se carbonatent suivant un meacutecanisme progressif de deacutecalcification les ions calcium venant se
preacutecipiter dans la porositeacute avec les ions carbonates sous forme de carbonate de calcium La
deacutecalcification conduit agrave la formation drsquoun gel de silice tregraves amorphe (fortement polymeacuteriseacute) et
plus ou moins hydrateacute La carbonatation de la portlandite et des C-S-H est ineacuteluctable mecircme pour
des concentrations tregraves faibles en CO2 (003 ) La concentration en CO2 venant simplement
controcircler la vitesse agrave laquelle ce pheacutenomegravene va avoir lieu et la vitesse avec laquelle il peacuteneacutetrera
dans le mateacuteriau (on parle alors de cineacutetique de peacuteneacutetration)
Figure 9 Les phase de carbonatation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 17
14) PARAMEgraveTRES INFLUENT SUR LA CINEacuteTIQUE DE CARBONATATION
Il existe de nombreux modegraveles de carbonatation qui traduisent plus ou moins directement
la reacutesistance physico-chimique du beacuteton contre la peacuteneacutetration du front de carbonatation Les
paramegravetres utiliseacutes se rapportent agrave
la porositeacute du beacuteton qui conditionne la reacutesistance laquo physique raquo du mateacuteriau agrave la diffusion du
CO2
la teneur en hydrates carbonatables plus elle est eacuteleveacutee plus le beacuteton est capable de freiner
laquo chimiquement raquo la peacuteneacutetration du front de carbonatation
la microstructure du mateacuteriau (taille des pores) dont deacutepend lrsquoeacutetat hydrique du mateacuteriau
qui conditionnera la cineacutetique de peacuteneacutetration du pheacutenomegravene Crsquoest alors essentiellement la
permeacuteabiliteacute agrave lrsquoeau liquide du mateacuteriau qui sera un indicateur de durabiliteacute pertinent
Ces modegraveles aboutissent geacuteneacuteralement agrave une eacutevolution lente en racine carreacutee du temps de la
profondeur de carbonatation Pour fixer les ideacutees avec un beacuteton ordinaire conserveacute dans un
environnement dont lrsquohumiditeacute relative est comprise entre 50 et 70 la profondeur de
carbonatation est de 5 mm apregraves un an 10 mm au bout de 4 ans et 25 mm apregraves 25 ans Les
modegraveles sont utiliseacutes pour preacutedire la dureacutee de vie du mateacuteriau beacuteton vis-agrave-vis de lrsquoinitiation de la
corrosion par carbonatation Ils ont donc souvent comme deacutefaut de ne pas tenir compte de la
cineacutetique de corrosion et degraves lors ils conduisent agrave un surdimensionnement de lrsquoeacutepaisseur
drsquoenrobage et agrave une formulation souvent trop seacutecuritaire du beacuteton Cette approche de la conception
du beacuteton est de plus en plus remise en cause dans le contexte actuel de preacuteservation des ressources
non renouvelables et de limitation de lrsquoempreinte carbone de la construction en beacuteton
La carbonatation peut eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de deacutesordres au niveau des enduits de
faccedilade correspondant geacuteneacuteralement agrave des mortiers agrave fort dosage en chaux grasse (Ca(OH)2)
partiellement carbonateacutee
Lrsquoacidification du milieu qui deacutecoule de lrsquoattaque du CO2 peut ecirctre agrave lrsquoorigine du
deacuteveloppement de micro-organismes (lichens mousses algues etc) qui ne croissent pas dans un
milieu fortement basique Ces micro-organismes sont agrave lrsquoorigine de salissures inestheacutetiques Il est
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 18
possible drsquoenlever temporairement ces traces par un lavage du mur avec de lrsquoeau de Javel dilueacutee ou
en utilisant un produit fongicide adapteacute [9]
Figure 10 Progression du front de carbonatation
2) La corrosion
21) Aspect physico-chimique de la corrosion
Avant decirctre placeacutee dans le coffrage une armature en acier est rouilleacutee parce quelle
a dabord eacuteteacute exposeacutee agrave latmosphegravere Lorsque le beacuteton frais est mis en place autour de cet acier
leau de gacircchage peacutenegravetre agrave travers les pores de la rouille ougrave elle forme progressivement de la
ferrite de calcium hydrateacute (4CaO Fe2O313H2O) Mais surtout cette eau reacuteagit avec lacier et forme
sur celui-ci une fine couche dhydroxydes de fer Fe(OH)2 et de calcium Ca(OH)2
Tous ces produits au voisinage de lacier donnent agrave la solution interstitielle du beacuteton un ph
eacuteleveacute de lordre de 13 qui permet drsquoassurer la protection de lrsquoacier par passivation Une
telle protection disparaicirct si la teneur en chlorure deacutepasse un certain seuil ou si la profondeur de
carbonatation deacutepasse lrsquoenrobage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
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23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
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Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
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ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 19
22) Phases de la corrosion
La dureacutee de vie drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute vis-agrave-vis de la corrosion des aciers est souvent
deacutecrite agrave travers les eacutetapes suivantes (Figure 11)
- phase drsquoinitiation (ou drsquoincubation) crsquoest le stade durant lequel les agents agressifs tels que le
dioxyde de carbone (CO2) ou les chlorures (Cl-) preacutesents dans le milieu environnant peacutenegravetrent
dans le beacuteton
- phase de propagation cette phase commence lorsque ces agents agressifs se trouvent agrave des
concentrations fortes au niveau des armatures Cette phase correspond agrave la croissance de la
rouille qui peut ensuite faire eacuteclater le beacuteton denrobage
Ainsi pour deacutecrire la corrosion des aciers dans les beacutetons il convient de preacuteciser
dune part la peacuteneacutetration des agents agressifs dans le beacuteton et dautre part les conditions
de deacutepassivation de ces armatures puis la vitesse de dissolution du meacutetal et la croissance de la
rouille Lrsquoobservation de la deacutegradation drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute intervient souvent au cours de
la phase de propagation lorsque les destructions deviennent visibles crsquoest-agrave-dire bien souvent
tardivement Il devient alors tregraves lourd de reacuteparer lrsquoouvrage et il convient donc de preacutevoir les
effets agrave long terme de ces agressions Cette preacutevision est fondeacutee sur la deacutefinition des
investigations agrave effectuer Elle doit permettre en particulier drsquoajuster une formulation
adeacutequate du beacuteton et de deacutefinir les paramegravetres drsquoexeacutecution de lrsquoouvrage en fonction de son
environnement
Figure 11 corrosion bar les temps
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 20
23) Formes de la corrosion
La dissolution (anodique) drsquoun meacutetal se produit en des zones tregraves variables et la localisation
de celles-ci deacutetermine lrsquoaspect de la corrosion Il en reacutesulte que lrsquoaspect drsquoun meacutetal corrodeacute est de
diffeacuterents types
- corrosion geacuteneacuteraliseacutee la corrosion a un aspect agrave peu pregraves uniforme
ce type a lieu si la zone de reacuteaction cathodique est loin de celle de dissolution ou si les zones
cathodiques et anodiques sont tregraves petites et agrave peu pregraves reacuteguliegraverement alterneacutees
- corrosion localiseacutee ce type de corrosion a lieu si les zones anodiques sont petites et se trouvent agrave
des endroits fixes il apparaicirct alors de petites cuvettes ou piqucircres de corrosion Dans le cas ougrave le
mateacuteriau meacutetallique a des constituants tregraves diffeacuterents il peut apparaicirctre une dissolution seacutelective
mais ceci ne concerne pas les aciers placeacutes dans le beacuteton
- corrosion sous contrainte celle-ci est induite par lrsquoaction simultaneacutee de la corrosion et drsquoune
sollicitation meacutecanique Si cette sollicitation est maintenue dans le temps il srsquoagit de corrosion sous
contrainte Dans ce cas une fissure peut se former se deacutevelopper au cours du temps et
eacuteventuellement provoquer la rupture du meacutetal tendu Si la sollicitation oscille alors il srsquoagit de
corrosion par fatigue Dans ce cas aussi des fissures peuvent apparaicirctre et se deacutevelopper jusqursquoagrave
provoquer la rupture de lrsquoeacuteleacutement solliciteacute meacutecaniquement
24) Facteurs influenccedilant la corrosion des armatures
La corrosion deacutepend de plusieurs facteurs dont certains sont lieacutes au milieu environnant et
drsquoautres aux caracteacuteristiques du beacuteton Une description des diffeacuterents facteurs contribuant agrave la
corrosion est preacutesenteacutee par [Raharinaivo et al1998] On preacutesente ci-dessous les facteurs
preacutepondeacuterants
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
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A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
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c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
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Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 21
25) Humiditeacute relative
Les reacuteactions de corrosion (dissolution meacutetallique ou passivation) ne se produisent qursquoen
preacutesence drsquoune solution qui est ici contenue dans les pores du beacuteton durci Cette solution peut
srsquoeacutevaporer puis rentrer dans le beacuteton dans les zones proches de la surface Par contre a cœur (agrave une
profondeur supeacuterieure agrave 35 mm en geacuteneacuteral) le beacuteton reste satureacute drsquoeau Par ailleurs la
composition de cette solution deacutepend fortement des agents qui ont pu entrer dans le beacuteton et
lrsquoalteacuterer La peacuteneacutetration des gaz est plus rapide si le beacuteton nrsquoest pas satureacute de liquide Ainsi
lrsquohumiditeacute du beacuteton influe de deux faccedilons sur la corrosion ou la passivation des armatures
Lorsque lrsquohumiditeacute du beacuteton est faible la peacuteneacutetration de certains gaz est faciliteacutee par contre
la corrosion ne se produit qursquoen preacutesence de liquide
26) Enrobage
Lrsquoenrobage de beacuteton autour des armatures a pour rocircle principal drsquoassurer une transmission
des forces par adheacuterence entre le beacuteton et lrsquoacier En outre lrsquoenrobage de beacuteton protegravege les aciers de
deux faccedilons par une protection physique le beacuteton constituant une barriegravere vis ndash agrave - vis des agents
agressifs et par une protection chimique gracircce au pH eacuteleveacute de la solution interstitielle du beacuteton
lequel maintient stable la couche protectrice formeacutee sur les aciers
27) Tempeacuterature
Les reacuteactions chimiques sont acceacuteleacutereacutees avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature Par ailleurs
une eacuteleacutevation de tempeacuterature augmente la solubiliteacute des gaz (oxygegravene etc) et des sels dans lrsquoeau
28) Teneur en chlorure
Les chlorures preacutesents dans le beacuteton peuvent soit ecirctre introduits lors du gacircchage soit
provenir du milieu environnant Lorsque la teneur en chlorure atteint ou deacutepasse une valeur critique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
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Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
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Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 22
ou valeur seuil [Glass et al 1997 Brime 2001 Petterson 1993] on dit qursquoil y a deacutepassivation de
la couche protectrice de lrsquoacier lrsquoenrobage ne peut plus proteacuteger les armatures et la corrosion
srsquoamorce si les quantiteacutes drsquoeau et drsquooxygegravene sont suffisantes
29) Oxygegravene
Lrsquooxygegravene dissous dans un liquide ou dans une phase aqueuse joue un rocircle primordial dans
la reacuteaction dite cathodique de corrosion des aciers (O2+2H2O+e- rarr 4OH-) Ainsi plus la teneur
en oxygegravene est eacuteleveacutee plus grande est la vitesse de reacuteaction de dissolution du meacutetal
Parallegravelement plus la teneur en oxygegravene est eacuteleveacutee plus le potentiel mixte du meacutetal
se rapproche de la valeur correspondant agrave la reacuteduction de lrsquooxygegravene En drsquoautres termes ce
potentiel mixte se deacuteplace vers les valeurs positives
210) Agents agressifs autres que les chlorures
Lrsquoeau qui entoure le beacuteton ou qui peacutenegravetre par intermittence dans celui-ci (pluie etc) peut
contenir divers sels Ceux-ci contribuent agrave la formation des produits de corrosion de lrsquoacier enrobeacute
Crsquoest ainsi par exemple que les sulfates reacuteagissent comme les chlorures au niveau qualitatif Une
rouille verte peut se former en lrsquoabsence drsquooxygegravene Celle-ci peut ensuite se transformer en
produits classiques en relacircchant des sulfates solubles Mais au niveau quantitatif lrsquoeffet des
sulfates reste neacutegligeable En pratique sauf en cas de pollution drsquoorigine industrielle seuls
les chlorures et le dioxyde de carbone sont les facteurs de deacutepassivation des aciers dans le
beacuteton
211) Reacuteactions de corrosion des aciers dans le beacuteton
Lrsquoexposition des armatures agrave lrsquoair permet la formation drsquoune couche naturelle de rouille
Vue la porositeacute eacuteleveacutee de cette rouille lrsquoeau de gacircchage du beacuteton frais peacutenegravetre par
capillariteacute agrave travers ses pores et des cristaux de ferrite de calcium hydrateacute peuvent se former (4 CaO
FeO3 13H2O)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 23
Lrsquohydratation du ciment produit eacutegalement lrsquohydroxyde de calcium (Ca(OH)2) qui assure un
pH eacuteleveacute agrave la solution interstitielle Drsquoune faccedilon geacuteneacuterale les constituants agrave base drsquoalcalins
du ciment notamment de calcium et dans une eacutechelle moins importante de potassium et de
sodium contribuent agrave la reacuteserve alcaline du beacuteton [Almusallam 2001]
Dans la zone de contact du beacuteton et de la couche derouille formeacutee pendant le stockage
lrsquohydratation du beacuteton est perturbeacutee Ainsi entre le beacuteton sain et lrsquoacier des couches
superposeacutees peuvent ecirctre identifieacutees La premiegravere est une couche non influenceacutee par les
aciers la deuxiegraveme qui est une zone intermeacutediaire entre le beacuteton sain et la couche la plus proche
du meacutetal assure une transition entre les proprieacuteteacutes meacutecaniques et la microstructure
Enfin la troisiegraveme fortement adheacuterente agrave lrsquoacier et eacutetanche est responsable de la protection
de lrsquoacier ou en drsquoautres termes de sa passivation Tant que le microfilm protecteur ducirc au ciment
sain existe lrsquoacier dans le beacuteton reste intact
Les ions chlorures en contact avec le beacuteton peacutenegravetrent dans lrsquoouvrage par lrsquointermeacutediaire de
lrsquoenrobage La nature du produit formeacute agrave la surface de lrsquoacier est modifieacutee par les chlorures Il
apparaicirct une reacuteaction de dissolution (appeleacutee anodique ou drsquooxydation) dans laquelle les ions
ferreux dissous sont formeacutes (anode) Les eacutelectrons libres reacuteagissent agrave la surface de la barre drsquoacier
dans la zone dite cathodique Ces eacutelectrons reacuteduisent lrsquooxygegravene gazeux dissous dans lrsquoeau de
faccedilon agrave geacuteneacuterer les ions hydroxyles Les deux reacuteactions eacuteleacutementaires drsquooxydation et de reacuteduction
sont simultaneacutees
Fe rarr Fe2+ +2e-
Dans les cas les plus courants les ions ferreux dissous se combinent avec les ions
Hydroxyles de faccedilon agrave former les hydroxydes
Fe2+ + 2OH- 2Fe(OH)2
Cet hydroxyde (Fe(OH)2) peut continuer agrave srsquooxyder et former de la rouille anhydre (Fe2O3)
ou de la rouille hydrateacutee (Fe(OH)3) et du FeOOH sachant que [Raharinaivo et al 1998]
Fe2O3+H2O 2(FeOOH)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 24
En lrsquoabsence de chlorure les produits formeacutes agrave la surface de lrsquoacier protegravegent celui-ci crsquoest
la passivation Une repreacutesentation scheacutematique du meacutecanisme de corrosion induite par les
chlorures
Si des ions chlorures arrivent au contact de lrsquoacier et que leur teneur atteint un seuil
critique la couche nrsquoest plus protectrice et la corrosion peut commencer En conseacutequence les ions
chlorures peacuteneacutetreacutes dans le beacuteton contribuent agrave lrsquoactivation de la surface des armatures de
faccedilon agrave former lrsquoanode la surface encore passiveacutee fonctionnant comme cathode Si on ne
tient pas compte de la rouille verte les reacuteactions dans lrsquoanode se deacuteroulent comme suit
Les eacutetats du beacuteton correspondants agrave la formation de chacun des produits de corrosion
Figure 12 les eacutetats de corrosion
Anode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction drsquooxydation (dissolution du meacutetal) ougrave le courant passe
du meacutetal vers la solution
Cathode= eacutelectrode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction (deacuteposition agrave la surface du meacutetal) ougrave le
courant passe de la solution vers le meacutetal
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 25
On note aussi que dans les reacuteactions lieacutees agrave la corrosion les ions chlorures ne sont
pas preacutesents dans la rouille mecircme si on les trouve dans les eacutetapes intermeacutediaires de la reacuteaction On
remarque encore que la porositeacute de la pacircte de ciment est un facteur de grande influence dans la
corrosion puisque le pont entre lrsquoanode et la cathode se fait agrave partir de la solution interstitielle
drsquoune part et de lrsquoarmature drsquoautre part Les principaux paramegravetres qui ont une influence sur la
reacutesistiviteacute eacutelectrique du beacuteton sont lrsquohumiditeacute le systegraveme poreux de la pacircte de beacuteton durci et la
composition ionique de la solution interstitielle [10]
Figure 13 corrosion de lrsquoarmature
LES CAUSES DE LA CORROSION
On distingue principalement deux facteurs favorisant lapparition de la corrosion dans le beacuteton armeacute
Tout dabord il y a la carbonatation du beacuteton lorsque le pH du beacuteton descend en dessous de 9 les
armatures ne sont plus passiveacutees
Ce pheacutenomegravene est occasionneacute par la reacuteaction entre les hydrates de la pacircte de ciment et le CO2
atmospheacuterique
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 26
Lautre facteur eacutetant les chlorures la deacute passivation sopegravere lorsque la teneur en chlorures au
niveau des armatures deacutepasse un certain seuil Il est admis que ce seuil correspond agrave une teneur de
04 par rapport agrave la masse du ciment le scheacutema suivant deacutecrit [11]
Le scheacutema suivant deacutecrit le principe de corrosion dans le beacuteton armeacute
Figure 14 Processus de corrosion
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 27
LES CONSEacuteQUENCES DE LA CORROSION
La formation de la corrosion seffectue aux deacutepens de meacutetal dorigine Ce pheacutenomegravene
entraine agrave la fois une augmentation importante de volume ainsi quune perte de la section efficace de
larmature
Cela a pour conseacutequences dune part lapparition de diffeacuterentes pathologies au niveau du
parement suite agrave laugmentation de volume mais aussi une perte de capaciteacute portante due agrave la
diminution de la section efficace [12]
Ces pathologies peuvent ecirctre des fissures des eacutepaufrures des deacutecollements
Figure 15 Eacutevolution de la deacutegradation drsquoune structure en beacuteton armeacute
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 28
3) Fissure
Fente visible affectant la surface dune maccedilonnerie dun dallage dun appareil sanitaire etc
Par convention la fissure a entre 02 et 2mm de largeur au-dessous il sagit dun faiumlenccedilage
ou dun simple fil au-dessus la fissure est une leacutezarde
Dans leur majoriteacute les fissures nont quun inconveacutenient estheacutetique fissure de retrait ou de
mouvement diffeacuterentiel agrave la jonction de deux mateacuteriaux
Les fissures sont graves si elles portent atteinte agrave limpermeacuteabiliteacute des parois (fissures
Peacuteneacutetrantes laissant passer leau de pluie agrave travers un mur exposeacute) plus graves encore sont les
fissures traduisant un affaissement des fondations ou des mouvements du sol est important avant
tout de souligner quil est impossible aujourdhui deacuteviter la fissuration du beacuteton armeacute que ce soit
lors de la mise en œuvre due par exemple au retrait de dessiccation ou sur le beacuteton durci ducirc au
vieillissement du mateacuteriau
Les causes de la fissuration sont multiples mais peuvent ecirctre reacutepertorieacutees en quatre
cateacutegories
1middot Les causes dues aux proprieacuteteacutes des mateacuteriaux avec par exemple le retrait suite agrave leacutevaporation de
leau de gacircchage le gonflement engendreacute par la reacuteaction exothermique du liant ou encore agrave la
reacutesistance meacutecanique de la coheacutesion du liant
2middot Les causes directes externes avec notamment les deacuteformations excessives sous laction des
charges ou encore des deacuteformations sous laction des variations de tempeacuterature ou sous laction de
lhumiditeacute
3- Les causes externes indirectes agrave savoir les reacutepercussions sur certaines structures dactions
provenant dautres eacuteleacutements tels que les tassements diffeacuterentiels des fondations
4- Les causes dues agrave un pheacutenomegravene de corrosion des armatures les armatures corrodeacutees ayant un
volume plus important que les aciers en bon eacutetat leacutetat de contrainte du beacuteton au droit dune
armature corrodeacutee est plus important et la fissuration senclenche
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 29
Parmi les diffeacuterents types de fissures on distingue principalement trois cateacutegories
A- Le faiumlenccedilage cest un reacuteseau caracteacuteristique de microfissures qui affecte principalement la
couche superficielle du beacuteton
B- Les microfissures ce sont des fissures tregraves fines dont la largeur est infeacuterieure agrave 02 mm
C- Les fissures ce sont des ouvertures lineacuteaires au traceacute plus ou moins reacutegulier dont la largeur est
dau moins 02 mm
Il est important lors du processus de reacutehabilitation dun ouvrage de sinteacuteresser agrave leacutevolution
de la largeur dune fissure Il est possible de classer les fissures en trois cateacutegories selon leur
eacutevolution
Oslash Les fissures passives ou mortes pour les fissures dont les ouvertures ne varient plus dans le
temps quelles que soient les conditions de tempeacuterature dhygromeacutetrie ou de sollicitation de
louvrage Cependant elles sont rares car les mateacuteriaux alentour agrave la fissure varient selon la
tempeacuterature cest le pheacutenomegravene de dilatation thermique
Oslash Les fissures stabiliseacutees lorsque leur ouverture varie dans le temps en fonction de la tempeacuterature
[13]
Figure 16 Fissure de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 30
4) leacutezardes
Les leacutezardes dans les briques et dans les joints de mortier sont causeacutees par le tassement du
sol sous une construction Le sol peut ecirctre un ldquoterrain remplirdquo ougrave les vides ont eacuteteacute obtureacutes sans qursquoon
laisse le remblayage se fouler convenablement La glaise sous la fondation a pu seacutecher et reacutetreacutecir ou
peut-ecirctre srsquoest deacuteplaceacutee sous lrsquoeffet drsquoune inondation Le drainage ou lrsquoimpermeacuteabilisation font
peut-ecirctre deacutefaut ou la fondation a eacuteteacute eacuterigeacutee au-dessus de la ligne de gel Le sol sous les maisons
construites sur une colline se deacuteplace quelquefois vers le bas de la pente Le pourrissement et le
seacutechage du bois peuvent occasionner des deacuteplacements de terrain et les racines de gros arbres
deacuteplacer ou eacuteventrer une fondation Peu importe la cause les leacutezardes causeacutees par affaissement et
qui ne sont pas reacutepareacutees agrave temps se deacuteteacuteriorent rapidement
Des leacutezardes continues sur les murs exteacuterieurs indiquent des problegravemes drsquoaffaissement elles
sont plus apparentes lagrave ougrave une rallonge a eacuteteacute construite Elles se forment eacutegalement dans le haut des
portes aux seuils et aux cadres des fenecirctres Deacuteterminez drsquoabord si le deacuteplacement et la progression
des leacutezardes sont termineacutes Le deacuteplacement dans une maison neuve peut ne jamais plus se
reproduire une fois la maison placeacutee Veacuterifiez la leacutezarde drsquoun mur exteacuterieur pour savoir si le
deacuteplacement est termineacute en suivant les deux meacutethodes que voici faites un pont sur la leacutezarde avec
un morceau de verre Collez le verre agrave lrsquoeacutepoxy de chaque cocircteacute de la leacutezarde Le moindre changement
dans le mur ou la fondation brisera le verre [14]
Figure 17 leacutezardes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 31
5) Retrait
Contraction dun mateacuteriau provoqueacutee par leacutelimination de leau de gacircchage
exceacutedentaire(beacutetons enduits)Les tensions internes provoqueacutees par les retraits ont pour effet soit de
reacuteduire les dimensions exteacuterieures des mateacuteriaux soit de les deacuteformer soit de provoquer leur
rupture
Faiumlenccedilage des enduits microfissuration du beacuteton
Le retrait des beacutetons et mortiers de ciment commence par un retrait plastique (leacutegegravere
contraction par eacutevaporation degraves la mise en place) puis intervient le retrait hydraulique
eacutelimination deau de gacircchage exceacutedentaire qui se poursuit de faccedilon deacutecroissante pendant
longtemps
De faccedilon geacuteneacuterale un beacuteton ou un mortier a dautant plus de retrait que sa concentration en
ciment est importante
La mesure du retrait seffectue sur des eacuteprouvettes (4x4x16cm) dune part sur la pacircte
pure dautre part sur le meacutelange constitueacute
Le retrait correspond agrave des variations dimensionnelles mettant en jeu des pheacutenomegravenes
physiques avant pendant ou apregraves la prise des beacutetons Lorsqursquoelles ne sont pas maitriseacutees par le
ferraillage ou la preacutesence de joints ces variations dimensionnelles donnent lieu agrave lrsquoapparition de
fissurations preacutecoces drsquoouverture conseacutequente Les fissurations lieacutees au retrait doivent ecirctre
diffeacuterencies des pheacutenomegravenes de fissuration fonctionnelle des ouvrages ces derniers eacutetant
geacuteneacuteralement maitriseacutes par les regravegles de calcul et restent compatibles avec la bonne tenue des
ouvrages dans le temps notamment en raison des faibles ouvertures des fissures
Quatre types de retrait peuvent ecirctre agrave lrsquoorigine de lrsquoapparition de fissures sur la surface des
parements retrait plastique retrait de dessiccation le retrait thermique et le retrait drsquoauto-
dessiccation
a - Le retrait de plastiqueacutees en relation avec des deacuteformations par tassement geacuteneacuteral du beacuteton frais
deacuteformations qui peuvent ecirctre gecircneacutees et creacuteer une fissuration de surface au droit drsquoobstacles tels que
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 32
des armatures Ce retrait est limiteacute agrave la peacuteriode preacuteceacutedant la prise du beacuteton lorsque ce dernier reste
suffisamment deacuteformable pour subir des tassements
b - Le retrait de dessiccation est lieacute au seacutechage qui se manifeste avant pendant et apregraves la prise
du beacuteton Dans des conditions courantes il est de lrsquoordre de 1 mmm La fissuration qui en reacutesulte
est due ˆa la deacutepression capillaire qui se produit lorsque des meacutenisques drsquoeau se forment dans les
pores capillaires du beacuteton frais Ce retrait qui est donc conseacutecutif ˆa lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau peut se
manifester quelques minutes apregraves la mise en Ouvre du beacuteton et se poursuivre quelques semaines
apregraves Il est piloteacute par la cineacutetique de dessiccation
c - Le retrait thermiques est lie au retour agrave tempeacuterature ambiante des piegraveces en beacuteton ayant au
preacutealable subi une eacuteleacutevation de tempeacuterature due aux reacuteactions exothermiques deacuteshydratation du
ciment Ce retour ˆa la tempeacuterature ambiante est accompagneacute par une contraction qui geacutenegravere des
deacuteformations empecirccheacutees susceptibles de conduire agrave lrsquoapparition de pheacutenomegravenes de fissuration Ce
type de retrait qui ne concerne que des piegraveces drsquoeacutepaisseur supeacuterieur agrave 60 agrave 80 cm se manifeste de
quelques dizaines drsquoheures apregraves la mise en œuvre Jusqursquoa quelques semaines sa dureacutee eacutetant
deacutependante de la nature des eacuteleacutements en beacuteton consideacutereacutes (plus une piegravece est massive et plus la
contraction thermique sera lente)
d - Le retrait drsquoauto-dessiccation est lie agrave la contraction du beacuteton en cours drsquohydratation et proteacutegeacute
de tout eacutechange drsquoeau avec le milieu environnant Il provient en Fait drsquoun pheacutenomegravene drsquoauto-
dessiccation de la pacircte de ciment conseacutecutif agrave la contraction Le Chatelier (le volume des hydrates
formes est plus petit que le volume de lrsquoeau et du ciment anhydre initial) Le pheacutenomegravene conduisant
agrave la contraction est ducirc agrave des forces de traction capillaires internes similaires agrave celles responsables
du retrait plastique Ce dernier type de retrait concerne plus particuliegraverement les beacutetons agrave hautes
performances (BHP) ou agrave tregraves hautes performances (BTHP) Il devient neacutegligeable pour les beacutetons
ordinaires [15]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 33
B) Pathologies agrave risque moyen
1) Faiumlenccedilage
Le pheacutenomegravene de faiumlenccedilage se manifeste agrave la surface du beacuteton et affecte son apparence Il
est reconnaissable agrave la formation sur la dalle de fissures tregraves minces dont la dimension moyenne
varie de 10 mm agrave 40 mm Ces fissures se preacutesentent en reacuteseaux plus ou moins hexagonaux Elles se
deacuteveloppent rapidement pouvant atteindre une profondeur de 3 mm et apparaissent dans les jours
suivant la finition du beacuteton Souvent le faiumlenccedilage est seulement visible lorsque la surface est
mouilleacutee et commence agrave seacutecher Problegraveme drsquoordre estheacutetique le faiumlenccedilage affecte rarement la
durabiliteacute de la surface ou la reacutesistance de la dalle de beacuteton [16]
Figure 18 pheacutenomegravene de faiumlenccedilage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 34
2) Epaufrure
Deacutefaut de surface ducirc agrave un choc ou agrave des intempeacuteries sur le parement ou lrsquoarecircte drsquoun eacuteleacutement
de beacuteton durci ou drsquoun bloc de pierre dans une construction [17]
Figure 19 Epaufrure dans construction
3) Lichen
Lichen est un champignon qui grandit avec les algues et se propage sur la roche des arbres
beacuteton et autres surfaces solides pour creacuteer une substance de la croucircte comme Lichen est plus
freacutequente dans les climats humides et agrave proximiteacute des plans deau comme les lacs les riviegraveres les
ruisseaux ou des eacutetangs Nettoyage lichen hors du beacuteton peut ecirctre un deacutefi mais il est possible de
supprimer certains articles de la quincaillerie jumeleacute avec un nettoyage agressif [18]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 35
Figure 20 Lichen sur la structure
4) Le ressuage
Le ressuage est un type speacutecial de seacutegreacutegation ougrave les particules solides ont un
mouvement geacuteneacuteral inverse agrave celui du liquide En fait pendant la peacuteriode dormante du beacuteton
les particules solides qui sont plus denses que lrsquoeau seacutedimentent Lrsquoeau est ainsi chasseacutee vers
le haut dans le cas de coffrages impermeacuteables
Le ressuage est avec la seacutegreacutegation lrsquoune des deux manifestations de la deacutegradation
de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoun beacuteton frais Dans le cas de la seacutegreacutegation les grains preacutesentent au cours
du temps un mouvement relatif entre eux Certains (les plus denses ou les plus volumineux)
tombent alors que les autres (les fins ou ceux ayant une masse volumique reacuteduite) remontent
vers la surface
Que le ressuage se preacutesente sous sa forme normale ou localiseacutee une pellicule drsquoeau
claire apparaicirct agrave la surface du mateacuteriau Cette pellicule drsquoeau a bien entendu des
conseacutequences sur la qualiteacute du beacuteton qui peuvent ecirctre positives ou neacutegatives selon la
caracteacuteristique consideacutereacutee Dans une optique drsquoameacutelioration constante de la qualiteacute des beacutetons
la connaissance des causes du ressuage ainsi que de ces effets est primordiale
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
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Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 36
41) Type de ressuage Le ressuage peut ecirctre diviseacute sommairement en
Ressuage visible ducirc agrave la restitution drsquoeau agrave la surface de lrsquoeacuteleacutement de construction apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Ressuage interne ducirc agrave la restitution drsquoeau sous lrsquoarmature ou sous les gros granulats apregraves le
compactage de mortiers ou de beacutetons
Le ressuage ne doit pas forceacutement ecirctre neacutegatif la perte drsquoeau diminue le rapport
ec et le beacuteton devient plus dense du moins dans les parties infeacuterieures Sur les surfaces de
beacuteton inclineacutees ou verticales lrsquoeacutelimination de lrsquoeau de ressuage au moyen de leacutes de coffrage
dissipant lrsquoeau fait partie des meacutethodes ayant fait leurs preuves pour ameacuteliorer la qualiteacute du
beacuteton superficiel
Figure 21 ressuage de beacuteton
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 2
Pathologies du beacuteton armeacute Page 37
42) Les raisons du ressuage des beacutetons
Pratiquement tout beacuteton fraicircchement mis en place ressue Les beacutetons avec une teneur en eau
eacuteleveacutee rapport ec) sont davantage sujets au ressuage que les beacutetons dont le rapport ec est bas Et
plus le pourcentage de fines dans le beacuteton est eacuteleveacute plus la tendance au ressuage diminue
Le ressuage provient de ce que le beacuteton est composeacute de mateacuteriaux dont la densiteacute diffegravere
fortement
granulats avec du domaine de 26 agrave 27 kgdm3
ciment 30ndash32 kgdm3
eau 10 kgdm3
Pour que le beacuteton puisse ecirctre aussi dense que possible les particules fines du meacutelange
doivent migrer dans les vides se trouvant entre les particules plus grosses jusqursquoagrave ce que ces vides
soient remplis Ce processus est deacuteclencheacute par le malaxage la vibration ou une autre meacutethode de
compactage
43) DISPOSITIF DE MESURE DU RESSUAGE
Le ressuage est mesureacute de faccedilon classique par lobservation directe dun eacutechantillon En
effet On peut voir apparaicirctre une ligne de seacuteparation entre leau et la pacircte dans le haut dun
contenant transparent Le ressuage normal est caracteacuteriseacute par une vitesse de deacuteplacement
constante de la surface du solide Suivi dune diminution graduelle de la vitesse jusquagrave larrecirct
complet du ressuage [19]
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait la connaissance aux diffeacuterents types de pathologies du beacuteton qui est dans
la majoriteacute des cas la cause essentielle dans lrsquoeffondrement des structures Comme on a vu les
causes et les types (dangereuses et la moins dangereuses) de ces pathologies Evidemment la
dangereuse est prise en consideacuteration pour la neutraliser par conseacutequent la moins dangereuse
devient dangereuse si elle nrsquoest pas prise en compte pour des eacuteventuelles reacuteparations plus tard
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Chapitre 3
DIAGNOSTIC
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 38
Chapitre 3 DIAGNOSTIC
INTRODUCTION
De nos jours le beacuteton est un des mateacuteriaux de construction les plus usuels Ce
mateacuteriau outre ses nombreux avantages eacutevolue et reacuteagit avec son environnement En effet
au cours du temps les ouvrages en beacuteton armeacute deacuteveloppent de nombreuses pathologies
(corrosion des aciers gel-deacutegel fluage reacuteactions chimiques etc) Sous lrsquoaction de ces
agressions physico- chimiques ce dernier se deacutegrade et preacutesente alors des deacutesordres allant de
la simple fissure agrave la deacuteteacuterioration structurale grave La majoriteacute des infrastructures
existantes ont eacuteteacute construites avec ce mateacuteriau et cela depuis plus drsquoune cinquantaine
drsquoanneacutees Ce patrimoine national est donc vieillissant ce qui neacutecessite un entretien et un
suivi reacutegulier Cependant la maintenance des ouvrages de ce patrimoine bacircti est tregraves
oneacutereuse Une deacutemarche scientifique rigoureuse est donc neacutecessaire pour reacuteduire ce budget
par la mise en place drsquooutils visant agrave optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des
ouvrages
Les meacutethodes de controcircle non destructif (CND) constituent lrsquoune des voies adapteacutees
pour une eacutevaluation agrave grand rendement En effet le CND permet de donner des
informations quantitatives sur la totaliteacute de la surface ausculteacutee et de limiter ainsi le
nombre de preacutelegravevements [20]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 39
1 REacuteALISATION DrsquoUN DIAGNOSTIC
Le diagnostic drsquoun ouvrage est une eacutetape importante dans le processus de sa
reacutehabilitation Il permet avant tout de se prononcer son eacutetat de santeacute et de voir quelles sont les
eacuteventuelles pathologies ainsi que leur ampleur Geacuteneacuteralement lorsque lrsquoon effectue un
diagnostic crsquoest quand un client a deacutecouvert quelque chose qui nrsquoallait pas dans le
fonctionnement de lrsquoouvrage ou bien lrsquoapparition de Deacutesordres
Le diagnostic peut avoir principalement deux finaliteacutes Dans un premier temps il peut
ecirctre demandeacute de suivre lrsquoeacutevolution des diffeacuterentes pathologies dans le temps que ce soit agrave court
moyen ou long terme Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement de lrsquoouvrage sous lrsquoeffet de ces
troubles de voir srsquoil y a une stagnation du pheacutenomegravene ou srsquoil y a une deacutegeacuteneacuterescence
auquel cas il est important de preacutevoir des reacuteparations Lrsquoautre finaliteacute drsquoun diagnostic crsquoest de
reacutepertorier tous les deacutesordres mais aussi la constitution de chaque eacuteleacutement en vue drsquoun
traitement immeacutediat
11 CHOIX DES INVESTIGATION
Le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend de plusieurs
paramegravetres Il est primordial de les eacutevaluer afin de mettre en œuvre mission Ces diffeacuterents
paramegravetres sont les suivants
Figure 22 Scheacutema du choix drsquoinvestigation
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 40
En effet le choix des investigations dans un diagnostic drsquoouvrage deacutepend
- Du type de mission agrave reacutealiser selon ce que souhaite le client il est possible de
reacutealiser diffeacuterents types de missions agrave savoir
o Une inspection de lrsquoouvrage
o Un diagnostic
o Un diagnostic approfondi
o Un suivi drsquoouvrage
Chacune de ces missions met en œuvre diffeacuterentes meacutethodes de diagnostic de
plus ou moins grande ampleur mais aussi une interpreacutetation des reacutesultats plus ou moins
pousseacutee
- De la nature des mateacuteriaux Le diagnostic drsquoun ouvrage en beacuteton armeacute ne fera pas appel aux
mecircmes techniques drsquoinvestigation que pour un ouvrage en bois en acier ou en pierre De
plus chacun de ces mateacuteriaux a ses propres pathologies types
- Du type de structure Les moyens agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents selon qursquoil srsquoagisse drsquoun
ouvrage drsquoart ou bien drsquoun bacirctiment industriel ou un bacirctiment drsquohabitations La geacuteomeacutetrie
et la taille de lrsquoouvrage rentrent aussi en compte dans le choix des investigations
- De lrsquoenvironnement de lrsquoouvrage Il est important de prendre en consideacuteration
lrsquoenvironnement dans lequel se trouve lrsquoouvrage car il peut ecirctre agrave lrsquoorigine de ces
pathologies Crsquoest le cas notamment pour les structures en milieu chimique ou pour les
structures en milieu chimique ou pour le bacirctiment laquo La Saline raquo pour lequel sa structure
se trouve dans un milieu avec beaucoup drsquoeacuteleacutements de chlorures directement lieacute agrave lrsquoactiviteacute
se deacuteroulant dans le bacirctiment
- De lrsquoeacutetat de lrsquoouvrage Les investigations deacutependent drsquoune part des deacutesordres qui affectent
lrsquoouvrage le mateacuteriel et le type drsquoinvestigation agrave mettre en œuvre seront diffeacuterents pour des
armatures corrodeacutees ou pour des fissures Mais cela deacutepend aussi de la fragiliteacute de lrsquoouvrage
[21]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 41
12 TYPES DrsquoINVESTIGATION
Il est possible de classer les diffeacuterentes investigations en deux cateacutegories soit les
meacutethodes non destructives soit les meacutethodes destructives Les principales meacutethodes
rencontreacutees lors de diagnostics sont deacutecrites dans la suite
121 INVESTIGATIONS NON DESTRUCTIVES
Le principe de ces meacutethodes de diagnostic reacuteside dans le fait que lrsquoon analyse lrsquoouvrage
ou une partie de lrsquoouvrage sans porter atteinte agrave son inteacutegriteacute Ceci est agrave privileacutegier dans
diffeacuterents cas par exemple les bacirctiments classeacutes monuments historiques pour lesquels il est
difficile de faire accepter aux architectes des bacirctiments de France qursquoil soit utile drsquoeffectuer des
preacutelegravevements de la structure pour pouvoir la caracteacuteriser Ces meacutethodes sont agrave favoriser
aussi dans le cas drsquoouvrage dont la structure est tregraves atteinte et affaiblie Effectuer des
preacutelegravevements sur ce type de structure risque de la fragiliser encore plus
Il existe diffeacuterentes meacutethodes non destructives
RELEVEacute VISUEL
Le diagnostic visuel consiste agrave aller sur site et danalyser chaque eacuteleacutement de la structure en deacutetail
Ainsi cela permet dans un premier temps de connaitre les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de
chaque eacuteleacutement et aussi les mateacuteriaux constitutifs Cela permet drsquoeacutevaluer le comportement
global de lrsquoouvrage de connaitre les eacuteleacutements porteurs ainsi que lrsquoacheminement des
charges dans la structure Dans un second temps il est neacutecessaire de reacutepertorier les
diffeacuterentes pathologies preacutesentent sur la structure Les principaux deacutesordres rencontreacutes pour les
structures en beacuteton armeacute sont les suivants
- Les fissures avec leur ouverture et leur longueur
- Les fractures avec leur ouverture deacutecalage ou rejet
- La preacutesence de coulures de calcite
- Les zones drsquoalteacuteration superficielles et profondes
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 42
- Les zones humides
- Les zones de mousses ou de veacutegeacutetation
- Les zones de faiumlenccedilage
- Les eacuteclats de beacuteton en formation ou profonds
- Les aciers apparents
- Les zones de seacutegreacutegation [22]
SCLEacuteROMEgraveTRE
Le principe de lrsquoessai scleacuteromeacutetrique repose sur la correacutelation entre la dureteacute drsquoun
mateacuteriau et sa reacutesistance agrave la compression Pour une sonde en contact avec lrsquoouvrage agrave
inspecter Lors de son rebond la bille entraine un index coulissant sur une regravegle de mesure
Plus le rebond sera important plus le mateacuteriau sera dur
Il convient de reacutealiser un certain nombre drsquoessais sur lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter vingt-sept dans
la norme actuelle afin drsquoobtenir un reacutesultat coheacuterent Lrsquoindice scleacuteromeacutetrique Is drsquoeacuteleacutement
diagnostiqueacute est
la meacutediane de 27 mesures effectueacutees sur la zone drsquoouvrage testeacute Par report de
lrsquoindice scleacuteromeacutetrique sur un abaque on obtient la reacutesistance agrave la compression estimeacutee
de lrsquoeacuteleacutement consideacutereacute
Il est important de savoir que diffeacuterents paramegravetres peuvent influer sur les reacutesultats
tels que lrsquoinclinaison du scleacuteromegravetre ou encore lrsquohomogeacuteneacuteiteacute du beacuteton Il peut ecirctre inteacuteressant
de coupler ces reacutesultats avec des essais de reacutesistance agrave la compression sur des preacutelegravevements de la
zone eacutetudieacutee [23]
Figure 23 Scleacuteromegravetre
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 43
LrsquoAUSCULTATION SONIQUE
Introduction
Connu sous le nom drsquoessai aux ultrasons cet essai permet de deacuteterminer la vitesse de
propagation drsquoondes longitudinales (de compression) agrave travers un eacuteleacutement en beacuteton Le
principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde agrave parcourir une
distance donneacutee
Le principe de la meacutethode
Le principe de la meacutethode consiste agrave mesurer le temps mis par une onde drsquoougrave le nom de
la meacutethode (essai de vitesse de propagation drsquoondes sonores) agrave parcourir une distance connue
Drsquoapregraves LESLIE et CHEESMAN lrsquoeacutetat du beacuteton totalement inconnu peut se deacuteterminer
approximativement selon la vitesse mesureacutee
Les impulsions sont produites par des cristaux pieacutezo-eacutelectriques agrave excitation par choc des
cristaux semblables sont utiliseacutees dans le reacutecepteur JONSR et FACAOARU (1969)
La freacutequence de geacuteneacuterateur drsquoondes est comprise entre 10 et 150 HZ le temps de
propagation des ondes dans le beacuteton est mesureacute par des circuits de mesure eacutelectroniques
La relation entre la vitesse de propagation des ondes ultrasonique et la reacutesistance agrave la
compression est affecteacutee par un nombres de variables tel que lage du beacuteton les condition
dhumiditeacute le rapport entre les granulats et le ciment le type des granulats et la localisation des
aciers et les fissures La technique ne peut pas ecirctre employeacutee pour la deacutetermination de
la reacutesistance de beacuteton fabriqueacute par diffeacuterents mateacuteriaux dont on ne connaicirct pas les
proportions
Ces facteurs repreacutesente un inconveacutenient majeur des essais non destructifs dans lequel
la proprieacuteteacute du beacuteton que lon mesure est affecteacutee par divers facteurs dont linfluence est
diffeacuterente de ce quelle est dans la reacutesistance du beacuteton Cette technique pour lestimation de la
reacutesistance du beacuteton in situ nest pas encore consideacutereacute e dans la prati que comme un outil de
remplacement au cylindre standard et aux cubes mais peut ecirctre utiliseacutee comme une
technique additionnelle quand elle sera exeacutecuteacutee avec des essai s de carottage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
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b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 44
A lrsquoutilisation de la valeur de la vitesse de propagation drsquoune onde sonore pour
deacuteterminer la reacutesistance du beacuteton il faut mentionner qursquoil nrsquoy a pas de relation physique
entre les deux selon STURRUP VECCHIO ET CARATIN (1984)
Les essais consistant agrave mesurer la vitesse de propagation des impulsions peuvent ecirctre
effectueacutes sur des eacuteprouvettes de laboratoire comme sur des ouvrages en beacuteton termineacutes
Certains facteurs influent toutefois sur la prise de mesures
1- Les ondes sonores se deacuteplacent plus vite agrave travers un vide rempli drsquoeau qursquoagrave travers un vide
rempli drsquoair Par conseacutequent les conditions drsquohumiditeacute du beacuteton influencent la vitesse des
ondes sonores selon STURRUP VECCHIO et CARATIN (1984)
2- La surface sur laquelle lessai est effectueacute doit eacutepouser parfaitement la forme de
lappareil qui lui est appliqueacute il est recommandeacute drsquoemployer un mateacuteriau intermeacutediaire
entre le beacuteton et les transducteurs Les mateacuteriaux drsquointerposition sont la vaseline de
commerce un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de Glyceacuterol Lorsque la
surface de beacuteton est tregraves rugueuse il est neacutecessaire de poncer et drsquoeacutegaliser la partie de la
surface ou le transducteur sera fixeacute
3- Une augmentation de la vitesse des impulsions se produit agrave des tempeacuteratures sous le
point de congeacutelation agrave cause du gel de leau entre 5 et 30degC la vitesse des impulsions nest
pas subordonneacutee agrave la tempeacuterature FELDMAN (1977)
4- La preacutesence dacier darmature dans le beacuteton en particulier larmature qui suit le trajet
de lrsquoonde entraicircne une augmentation de la vitesse BUNGEY (1989) Il est par conseacutequent
souhaitable et souvent indispensable de choisir des parcours dimpulsions qui ne sont pas
influenceacutes par la preacutesence dacier darmature ou deffectuer des corrections si de lacier se
trouve sur le parcours de limpulsion
Mode Opeacuteratoire
a) Travaux preacuteparatoires bull Poncer et eacutegaliser la partie de la surface de lrsquoeacuteleacutement agrave ausculter ougrave le transducteur sera
fixeacute
bull Employer un mateacuteriau intermeacutediaire entre les deux et en prenant soin de veacuterifier que
llsquoappareil est bien appliqueacute contre la surface agrave tester agrave lrsquoaide drsquoun mateacuteriaux drsquointerposition
comme la vaseline un savon liquide ou une pacircte constitueacutee de Kaolin et de glyceacuterol
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 45
b) Points de mesures
Le nombre de points de mesures deacutepend des dimensions de lrsquoouvrage agrave tester Pour un
grand panneau (dalle voile radier etc) les points de mesures sont situeacutes aux intersections drsquoun
quadrillage drsquoune maille de 05m Le cas des petits eacuteleacutements (poteaux poutres etc) les mesures
se font en six points
Distances minimales entre points de mesures
On recommande une distance minimale de parcours de 400 mm pour les mesures
en surface
Eacutetalonnage de lrsquoappareil
Lrsquoultrason doit toujours ecirctre controcircleacute par des essais drsquoeacutetalonnage avant chaque
utilisation Lrsquoeacutetalonnage consiste agrave veacuterifier le temps de propagation agrave travers la tige eacutetalon dont
le temps est connu agrave lrsquoavance Il faut ajuster lrsquoultrason dans le cas ou le temps mesureacute ne
correspond pas agrave celui marqueacute sur la tige eacutetalon
Maniegraveres de mesure
La deacutetermination de la vitesse de propagation des ultrasons se fait de trois maniegraveres suivant
le type de lrsquoeacuteleacutement agrave tester
a - Mesure en transparence (directe)
Les mesures en transparence sont utiliseacutees dans le cas des eacuteprouvettes des poteaux ou de
certaines poutres Les transducteurs sont appliqueacutes sur les deux faces de lrsquoeacuteleacutement agrave
tester
b - Mesures en surface (indirecte)
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les dalles et eacuteleacutements en longueur
Lrsquoeacutemetteur est maintenu en un point fixe le reacutecepteur est deacuteplaceacute successivement agrave des
distances marqueacutees agrave lrsquoavance
Apregraves avoir releveacute le temps correspondant agrave un point consideacutereacute on passe au point
suivant
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
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7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
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(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
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10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
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14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
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17) Epaufrure
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18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 46
c ndash Mesures semi directe
Elles sont utiliseacutees sur tous les eacuteleacutements de structure et sur les eacuteprouvettes mais plus
particuliegraverement sur les eacuteleacutements de structure ou on peut pas utiliseacute les deus autres
maniegraveres [24]
Le radar Le radar a une large gamme drsquoapplications potentielles dans plusieurs domaines
des activiteacutes militaires et aeacuteriennes en premier temps au CND du beacuteton La description en deacutetail
des techniques radars a eacuteteacute reacutealiseacutee par Daniels (Daniels 2004) Le principe de cette technique
en geacutenie civil est baseacute sur la reacuteflexion et lrsquoatteacutenuation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans
le milieu du mateacuteriau La propagation drsquoondes eacutelectromagneacutetiques deacutepend de la
permittiviteacute dieacutelectrique de la conductiviteacute et de la permeacuteabiliteacute du mateacuteriau ausculteacute
Elle peut ecirctre caracteacuteriseacutee par les quatre eacutequations de Maxwell Le systegraveme radar
permet drsquoeacutemettre une impulsion eacutelectromagneacutetique haute freacutequente entre 100 et 3000 MHz agrave la
surface du mateacuteriau qui se propage se reacutefleacutechit en partie agrave chaque interface entre deux milieux
eacutelectromagneacutetiques diffeacuterents Les eacutechos successifs sont enregistreacutes dans un signal temporel
La juxtaposition des signaux temporels enregistreacutes lors du deacuteplacement de lrsquoantenne
radar permet drsquoobtenir une coupe-temps
Dans une structure en beacuteton armeacute il existe diffeacuterentes interfaces de types
airbeacuteton beacutetonacier beacutetonsol pour lrsquoeacuteleacutement poseacute sur le sol et beacutetonair pour lrsquoeacuteleacutement en
eacuteleacutevation
Ces interfaces sont susceptibles de preacutesenter des contrastes de proprieacuteteacutes
eacutelectromagneacutetiques suffisamment forts pour ecirctre deacutetecteacutes par le radar Crsquoest pourquoi le
technique radar permet de localiser rapidement des caviteacutes dans les chausseacutes (Steinway 1982)
deacutetecter des armatures des cacircbles preacutecontraints des deacutefauts (vides fissures deacutelaminages)
dans le beacuteton
Elle permet drsquoestimer lrsquoeacutepaisseur du beacuteton drsquoenrobage la dimension drsquoeacuteleacutements
(plancher voile mur etc) Cependant le positionnement en profondeur deacutepend forceacutement de
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 47
la connaissance de la vitesse drsquoondes eacutelectromagneacutetiques dans le mateacuteriau eacutetudieacute Les eacutetudes
acadeacutemiques reacutecentes se sont deacuteveloppeacutees afin drsquoeacutevaluer des proprieacuteteacutes physiques et chimiques
du mateacuteriau telles que les teneurs en eau et en chlorure notamment pour le beacuteton drsquoenrobage
(Laurens 2001 Klysz 2004 Sbartaiuml 2005 Ihamouten 2011)
Plusieurs synthegraveses ont eacuteteacute effectueacutees pour preacuteciser les avantages ainsi que les
limitations de la technique radar (Bungey 2004 Clementildea 2004 Hugenschmidt 2012) Un
avantage principal est lrsquoauscultation totalement non destructive et rapide agrave grande eacutechelle
et en profondeur (deacutependant de la permittiviteacute du milieu) Lrsquoeacutequipement portable permet
une utilisation facile et une preacutesentation immeacutediatement des reacutesultats sous forme drsquoimage
radar (coupe-temps) Par contre le traitement des donneacutees neacutecessite une personne
qualifieacutee Les caracteacuteristiques des ondes eacutelectromagneacutetiques sont souvent exploiteacutees soit en
vitesse soit en amplitude de lrsquoonde directe ainsi que les diffeacuterents eacutechos Il est important
de noter que la vitesse et lrsquoamplitude deacutependent de la permittiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau
qui est deacutependant des teneurs en eau et en chlorures des beacutetons Les valeurs relatives de la partie
reacuteelle de la permittiviteacute dieacutelectrique (Tableau 11) sont deacutefinies par rapport agrave celle de lrsquoair
conformeacutement agrave la norme ASTM D4748 Cette valeur est souvent appeleacutee laquo constante
dieacutelectrique raquohellip
La technique radar est souvent utiliseacutee sur des ouvrages reacuteels plus particuliegraverement
pour inspecter le revecirctement des tunnels ou deacutetecter le deacutelaminage sur des ponts en beacuteton
armeacute agrave lrsquoaide de systegraveme mobile et moderne par exemple le systegraveme HERMES (High
Speed electromagnetic Roadway Mapping and Evaluation System) (IAEA 2002) Ces
applications sont preacutesenteacutees dans les normes ASTM D4748 ASTM D6087 ASTM
D6429-99 ASTM D6432-99 Les nouvelles applications concernent lrsquoeacutevaluation de la
variabiliteacute spatiale des beacutetons in situ pour deacutetecter des zones de probabiliteacute de deacutegradation
(SENSO 2009 EvaDeacuteOS2012) Cette technique peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee comme une
technique compleacutementaire en combinaison avec drsquoautres mesures CND plus locales
(reacutesistiviteacute eacutelectrique ultrason) pour ameacuteliorer lrsquoeacutevaluation des proprieacuteteacutes des beacutetons (ex
saturation porositeacute reacutesistance meacutecanique) [25]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 48
Figure 24 Le radar
122 INVESTIGATIONS DESTRUCTIVES
Les investigations destructives dans les structures en beacuteton armeacute peuvent prendre plusieurs
formes Soit on y a recours pour effectuer un preacutelegravevement de mateacuteriau pour connaitre ses
caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques meacutecaniques et chimiques soit crsquoest pour avoir accegraves agrave des
eacuteleacutements interne ou sous-jacent agrave la structure Cela permet aussi de connaitre leur eacutetat
drsquoalteacuteration en profondeur ainsi que lrsquoampleur des pathologies [26]
CAROTTAGE DrsquoEacuteLEacuteMENTS EN BEacuteTON ARMEacute
Le recours au carottage du beacuteton armeacute peut avoir plusieurs objectifs
- Tout drsquoabord dans un dallage afin de permettre la reacutealisation drsquoessais geacuteotechniques sur le sol
en place tel que des peacuteneacutetromegravetres dynamiques ou des tariegraveres Ceci pour caracteacuteriser le sol sous
la structure dans le cadre drsquoune reacutenovation ou drsquoune restructuration de lrsquoouvrage
- Afin de pouvoir deacuteterminer les caracteacuteristiques chimiques et meacutecaniques drsquoun eacuteleacutement
en beacuteton de la structure en effectuant des essais de compressions sur les carottes preacuteleveacutees mais
aussi des analyses chimiques et microscopiques afin de deacuteterminer les diffeacuterents
constituants et leur quantiteacute Cela permet de deacuteterminer quel type de ciment a eacuteteacute utiliseacute ainsi
que le rapport EC
- Deacuteterminer les caracteacuteristiques des couches constituantes de lrsquoeacuteleacutement (eacutepaisseur du
revecirctement de la chape du beacutetonhellip)
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Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
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Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
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Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
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Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 49
La norme NF EN 13791 de septembre 2007 indique deux meacutethodes pour
laquolrsquoeacutevaluation de la reacutesistance agrave la compression sur site des structures et des eacuteleacutements
preacutefabriqueacutes en beacutetonraquo La meacutethode agrave utiliser varie selon le nombre drsquoeacuteleacutements carotteacutes dans la
structure concerneacutee mais dans tous les cas elle permet destimer la classe de reacutesistance du beacuteton
Cette meacutethode neacutecessite le recours agrave une carotteuse et il peut ecirctre neacutecessaire de
deacuteterminer preacutealablement le ferraillage de lrsquoeacuteleacutement afin drsquoeacuteviter drsquoavoir des aciers dans
la carotte Ceci pour deux raisons dune part cela fragilise plus la structure si les aciers
preacuteleveacutes ont un rocircle important drsquoautre part les reacutesistances agrave la compression obtenue sur une
carotte dans laquelle il y a preacutesence drsquoacier sont fausseacutees Pour les mecircmes raisons il faut eacuteviter
de carotter un eacuteleacutement sur une fissure [26]
Figure 25 Carotte preacuteleveacutee
PREacuteLEgraveVEMENTS DrsquoACIERS
Le preacutelegravevement drsquoacier peut srsquoaveacuterer utile notamment lorsqursquoun recalcul drsquoune
structure est demandeacute Dans ce cas il est important de connaitre les aciers preacutesents dans un
ouvrage Ainsi en preacutelevant des aciers cela permet de deacuteterminer leur type que ce soit des
aciers Haute Adheacuterence lisse TOR etc mais aussi leurs caracteacuteristiques meacutecaniques telle
que la limite drsquoeacutelasticiteacute de lrsquoarmature Tous ces eacuteleacutements sont neacutecessaires afinde pouvoir
deacuteterminer quelles sont les charges pouvant srsquoappliquer sur lrsquoeacuteleacutement et srsquoil est neacutecessaire de
preacutevoir de renforcer la structure soit avec des tissus de fibre de carbone ou par ajout
drsquoarmatures afin de pouvoir reacutepondre aux besoins du client ou des utilisateurs
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 50
Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
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4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
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10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
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18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
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Le preacutelegravevement drsquoaciers peut se faire par tronccedilonnage de lrsquoarmature apregraves lrsquoavoir
preacutealablement deacutegageacute du beacuteton adjacent Il est preacutefeacuterable de le faire dans des zones saines pour
ne pas risquer de fragiliser encore plus la structure agrave cet endroit
Il peut parfois srsquoaveacuterer utile de preacutelever localement des armatures dans des zones toucheacutees
par des pathologies telle que la corrosion des armatures afin de pouvoir deacuteterminer son
avancement ainsi que la section restante drsquoacier pouvant ecirctre exploiteacute afin de deacuteterminer les
quantiteacutes drsquoarmatures neacutecessaires agrave rajouter pour redonner agrave lrsquoeacuteleacutement au minimum sa section
drsquoacier initiale [27]
Figure 26 Preacutelegravevement drsquoaciers
TEST Agrave LA CARBONATATION
Le principe du test agrave la carbonatation repose sur le fait que le pH du beacuteton carbonateacute est plus
faible que celui du beacuteton sain Pour deacuteterminer la zone carbonateacutee il est geacuteneacuteralement
utiliseacute un indicateur coloreacute tel que la pheacutenolphtaleacuteine
La pheacutenolphtaleacuteine est un composeacute organique de formule C20H14O4 Lrsquoutiliteacute de ce composeacute
est qursquoil change de couleur selon le pH de lrsquoeacuteleacutement avec lequel il entre en contact Il
fait partie des indicateurs de pH ou indicateur coloreacute Ce changement de couleur est ducirc agrave une
modification de la structure chimique de la moleacutecule lors du passage de la forme protoneacutee
(milieu acide) agrave la forme deacuteprotonneacutee (milieu basique)
La couleur que prend la pheacutenolphtaleacuteine deacutepend du pH Elle sera rose pour un pH compris
entre 82et 12 et incolore au-delagrave et au-deccedilagrave de cette zone de virage
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 51
Cet essai se reacutealise geacuteneacuteralement sur une coupe fraiche de beacuteton Il faut y pulveacuteriser la
solution de pheacutenolphtaleacuteine si la pheacutenolphtaleacuteine ne reacuteagit pas il faut approfondir la coupe dans
le beacuteton par paliers drsquoun centimegravetre et reacutepeacuteter les eacutetapes preacuteceacutedentes jusqursquoagrave ce que la
pheacutenolphtaleacuteine vire au rose Puis il est neacutecessaire de mesurer lrsquoeacutepaisseur entre le parement
exteacuterieur et la zone agrave laquelle commence la coloration du beacuteton Cela nous donne la
profondeur de carbonatation du beacuteton de cette zone Il peut ecirctre utile de reacutealiser cette
mesure en diffeacuterents points drsquoun eacuteleacutement afin de pouvoir cartographier les profondeurs de
carbonatation associeacutees
Il peut srsquoaveacuterer inteacuteressant de coupler les mesures de profondeur de carbonatation avec
les mesures drsquoenrobages donneacutees par exemple avec un pachomegravetre de type Ferro scan En
effectuant un certain nombre de mesures il est possible drsquoobtenir une courbe du type
Figure 27 Graphique enrobage-carbonatation
Lrsquointersection de la courbe drsquoenrobage (courbe bleu fonceacute) avec celle de carbonatation (courbe
rose) donne le pourcentage des armatures qui ne sont plus proteacutegeacutees [27]
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Chapitre 3
Diagnostic Page 52
Figure 28 Carbonatation sur carotte
4) CONCLUSION SUR LE DIAGNOSTIC
Dans cette partie nous avons vu lrsquoimportance du diagnostic dans lrsquoopeacuteration de
reacutehabilitation drsquoun ouvrage ainsi que des diffeacuterents moyens disponibles pour le reacutealiser Crsquoest
lrsquoeacutetape cleacute qui permet de deacuteterminer les types de pathologies dont souffre lrsquoouvrage ainsi que
leur ampleur Cela permet aussi de faire des preacutevisions quant agrave lrsquoeacutevolution de ces troubles Mais
crsquoest avant toute chose lrsquoeacutetape qui va permettre de mettre en œuvre la meacutethode de
reacuteparation la plus adapteacutee Cela permet aussi drsquoeacutevaluer la cause de ces problegravemes Cette
cause peut ecirctre tout simplement le vieillissement naturel de la structure mais cela peut aussi ecirctre
agrave cause de lrsquoenvironnement alentours Afin de rendre les reacuteparations peacuterennes il est
neacutecessaire de mettre en œuvre des travaux de reacuteparation et de protection adapteacutees mais
aussi de travailler sur lrsquoorigine du problegraveme afin drsquoeacuteviter lrsquoapparition rapide de nouvelles
pathologies semblables
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
Page 53
Pathologies les causes des
Pathologies
Analyses Decision
Destructives Non -
Destructives En voyant ces pathologies devrait immeacutediatement intervenir et reacuteparer
1) La carbonatation
Le dioxyde de carbone
avec les composants du
ciment de linteraction
de lhumiditeacute et de la
tempeacuterature
Test agrave la
carbonatation (
pheacutenolphtaleacuteine)
Radar
2) La corrosion Carbonatation dans le
beacuteton et les chlorures
Radar
3) La Fissure Les causes dues aux
proprieacuteteacutes des
mateacuteriaux Les causes
directes externes Les
causes dues agrave un
pheacutenomegravene de
corrosion des
armatures
Radar
Scleacuteromegravetre
lrsquoauscultation
sonique Releveacute visuel
4) Les Leacutezardes Les causes directes
externes (chocs
tassementhellip)
Releveacute visuel
5) Le Retrait eacutevaporation Carottage
drsquoeacuteleacutement
Releveacute visuel
6) faiumlenccedilage humiditeacute Releveacute visuel Vous pouvez eacuteviter la reacuteparation de ces pathologies agrave lheure actuelle mais vous devez suivre avec le temps et ne pas ecirctre neacutegligeacutee
7) Epaufrure Migration agrave grains en
raison de la mauvaise
confusion
Releveacute visuel
8) Lichen humiditeacute Releveacute visuel
9) Le ressuage Lexcegraves deau lors de la
preacuteparation du beacuteton
Releveacute visuel
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
Page 54
Conclusion geacuteneacuterale
On a montreacute que la structure en beacuteton armeacute nrsquoest pas seulement menaceacutee par les charges qui lui
sont appliqueacutees mais aussi par lrsquoenvironnement dans lequel elle est construite Pour que cet
environnement ne nuit pas agrave la structure on doit prendre soin du beacuteton et lrsquoentretenir Car lrsquoentretien ce
nrsquoest pas la reacuteparation en premier lieu bien au contraire crsquoest le diagnostic la graviteacute de la menace de la
pathologie et de cela en deacutecoule la deacutecision crsquoest-agrave-dire de reacuteparer dans lrsquoimmeacutediat ou plus tard
A la fin nous avons dresseacutes un tableau que nous avons appeleacutes tableau reacutecapitulatif dont lequel on
a receneacutes les pathologies dangereuses qui existaient et la moins dangereuse en preacutecisant comment est le
diagnostic de chacune drsquoelles est quelle deacutecision doit on prendre envers ces pathologies
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab
Recommandation
La liste des pathologies que jrsquoai citeacute dans mon meacutemoire nrsquoest pas exhaustive est ne concerne que le
mateacuteriau beacuteton peut-ecirctre qursquoil y aurait drsquoautres
Pour celagrave je recommande
1 Drsquoeacutelargir la liste dans la mesure du possible
2 De srsquointeacuteresser aux nouvelles pathologies et de ne pas les neacutegligeacutees
3 De trouver les nouvelles meacutethodes pour les diagnostiquer
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
Reacutefeacuterences 1 ( Reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
2 ( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 7
3_( reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
4 5 6_ Durabiliteacute des ouvrages en beacuteton
httpswwwscribdcomdoc295169554CT-G12-8-31-pdf
7_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC)[ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
8_ (reacuteparation et protection des ouvrages en beacuteton (bacirctiment et geacutenie civil) )
Note drsquoinformation technique 231(CSTC) [ W De Caluweacute (FEREB) M Le Begge (CFE)] Septembre 2007 Page 8
9_httpdoclermfrwp-contentuploads201308carbonatation-cardepdf
(La carbonatation) [Solutions beacuteton - Hors-seacuterie]
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
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18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjx-IK33eLMAhXEchQKHZOvCXMQFggaMAAampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-000056792Fdocumentampusg=AFQjCNG1QjP3kLyH_6FXLYa2itSl5PvFWAampsig2=wJP9KW_qg7HsAKBeGixjigampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
20) httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=7ampved=0ahUKEwjFyqKk7-TMAhVGSBQKHQkhC3YQFghIMAYampurl=https3A2F2Ftelarchives-ouvertesfr2Ftel-011947872Fdocumentampusg=AFQjCNG-uHUB6ueI0zfMICEqHWkn0rZ_gQampsig2=XjoPqkLv5RNJpU3rg6-hVwampcad=rja
21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
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10_ httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=3ampved=0ahUKEwjM56ihguXMAhUL1RQKHQy8DkkQFggsMAIampurl=http3A2F2Fdlibraryuniv-boumerdesdz3A80802Fbitstream2F1234567892F13322F12FOualit2520Mehenapdfampusg=AFQjCNENq_OH-1LupdbHtGiaB_yk_A4eFAampsig2=yEivgghQ_sJaLDyTOoEvLAampcad=rja
11 12_ La corrosion ndash C CARDE ndash Beacuteton[s] magazine
13_ Reacutehabilitation des ouvrages en beacuteton armeacute
httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme1html
14) Par micha4125 dans Maccedilonnerie et carrelage le 20 Feacutevrier 2012 agrave 1238
httpbien-bricolermaisoncommaconnerie-bien-reparer-les-lezardes-d-un-mur-qui-s-affaisse-a121371746
15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006
httpdoclermfrwp-contentuploads201308retrait-cardepdf
16) TECHNOBEacuteTON3 LE FAIumlENCcedilAGE (2014)
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiS6uHj1OLMAhVE0RQKHXbjD2YQFggaMAAampurl=http3A2F2Fwwwbetonabqorg2Fimages2Ffichiers_documents2Ftbnumero3_2014_v0(1)pdfampusg=AFQjCNEm_ldiwHS4JCG7wJwDFGezL-z6Kwampsig2=-E9aQF2WtLpD0TuBnBuS3gampbvm=bv122129774dd24ampcad=rja
17) Epaufrure
httpwwwle-coin-des-bricoleurscomle-wiki-du-bricoleurEpaufrure_C3A9caillage_dC3A9faut_de_surface
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18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
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21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
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25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
18) Comment nettoyer Lichen sur beacuteton httpwwwaac-mocomcomment-nettoyer-lichen-sur-betonhtml
19) [HAL] Ressuage des beacutetons hydrauliques(Laurent Josserand Ressuage des beacutetons hydrauliques Mechanics Ecole des Ponts paristech2002 French)
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21) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme6html
22) httpwwwmemoireonlinecom07126023Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-armehtml
23) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme10html
24) ESSAIS NON DESTRUCTIFS DU BETON httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwiDhtT7-eTMAhWLQBQKHV4TDxsQFggbMAAampurl=http3A2F2Fthesisuniv-biskradz2F13282F52FpartieI2520chapitre252003pdfampusg=AFQjCNE-vH69yRTTY3OKcjk5_o3SszRpFgampsig2=8S-Fe3UJjQxQzbA1pmSEswampcad=rja
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)
ITMAIZIH Ehab Reacutefeacuterences
25) Ngoc Tan Nguyen
Evaluation non destructive des structures en beton arme etude de la
Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais
httpswwwgoogledzurlsa=tamprct=jampq=ampesrc=sampsource=webampcd=1ampved=0ahUKEwjlu-HM-uTMAhXH6RQKHUZtCXAQFggbMAAampurl=http3A2F2Fwwwthesesfr2F2014BORD0115pdfampusg=AFQjCNGHMDy34KnrDEkTonTcTfA56hyY8wampsig2=uS4kPdxhcJgGHWqPK7E0uwampcad=rja
26) httpwwwmemoireonlinecom07126023m_Rehabilitation-des-ouvrages-en-beton-arme11html
27) Projet de Fin drsquoEacutetudes
Reacutehabilitation drsquoouvrages en beacuteton armeacute
Du diagnostic au confortement (Lorry-Alan MOALIC eacutelegraveve ingeacutenieur de 5egraveme anneacutee)