PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape...

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République Algérienne Démocratique Et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Larbi Tébéssi Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Civil PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ ITMAIZEH Ehab Mémoire de Master Académique Option : Structures 2015/2016 Présenté et soutenu publiquement le 24-05-2016 devant le Jury, composé de : Président : N. Hassounet Rapporteur : S. Guerroudj Examinateurs :

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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

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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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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

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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

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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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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

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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)

Page 2: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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)

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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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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

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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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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

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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

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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

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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

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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]

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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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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]

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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)

Page 3: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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

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

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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

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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

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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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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

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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

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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

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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)

Page 4: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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

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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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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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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)

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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

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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

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)

Page 5: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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)

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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

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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

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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

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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

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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)

Page 6: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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

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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

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

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)

Page 7: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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

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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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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)

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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

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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

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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

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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

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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)

Page 8: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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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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

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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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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

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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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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

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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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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

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)

Page 9: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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)

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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

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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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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

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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

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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

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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)

Page 10: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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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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)

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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)

Page 11: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

[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

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

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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

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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

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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)

Page 12: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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

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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

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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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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

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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

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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

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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)

Page 13: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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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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)

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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

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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

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)

Page 14: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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

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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

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

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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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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

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

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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)

Page 15: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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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

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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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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

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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

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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

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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]

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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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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]

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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

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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)

Page 16: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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)

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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

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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

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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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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

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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)

Page 17: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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

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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

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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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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

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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

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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)

Page 18: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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

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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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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)

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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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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

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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

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

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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

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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

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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]

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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]

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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)

Page 19: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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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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)

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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

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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

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)

Page 20: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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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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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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

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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

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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

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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)

Page 21: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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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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)

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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

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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

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)

Page 22: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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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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

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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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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)

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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

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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

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)

Page 23: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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)

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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

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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

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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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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

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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

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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

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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)

Page 24: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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)

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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

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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

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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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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

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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

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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

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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

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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]

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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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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]

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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)

Page 25: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 26: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 27: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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)

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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

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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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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

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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

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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

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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]

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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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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]

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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)

Page 28: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 29: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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)

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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

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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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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

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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

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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

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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]

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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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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]

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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

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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)

Page 30: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 31: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 32: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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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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

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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

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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

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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)

Page 33: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 34: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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

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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

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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]

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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]

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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)

Page 35: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 36: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 37: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 38: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 39: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 40: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 41: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 42: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 43: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 44: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 45: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 46: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 47: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 48: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 49: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 50: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 51: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 52: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 53: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 54: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 55: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 56: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 57: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 58: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 59: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 60: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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) )

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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) )

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

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15) MATIERE (Le retrait des beacutetons) [Christophe Carde directeur technique du LERM] SeptembreOctobre 2006

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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 61: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 62: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 63: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 64: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

Page 65: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

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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 66: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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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

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(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 67: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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 68: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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]

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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)

Page 69: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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]

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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)

Page 70: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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)

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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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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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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

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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 72: PATHOLOGIE DE STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ - … ·  · 2017-02-06Le diagnostic est l’étape essetielle dans le processus d’entretien de la structure en béton armé, c’est pour

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25) Ngoc Tan Nguyen

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Variabiliteacute spatiale et de la combinaison des techniques Autre [cond-matother] Universite de Bordeaux 2014 Franccedilais

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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)