BÉTON

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Durabilité

La durabilité des structures en béton est maintenant devenue un point important, y compris dans l'approche normative des ouvrages, ne serait-ce que parce que les réparations ont un coût non négligeable. Ainsi, les Eurocodes (règles européennes de construction) définissent la notion de durée d'utilisation de projet, durée pour laquelle la structure doit être dimensionnée de sorte que sa détérioration n'abaisse pas ses performances au-dessous de celles qui sont escomptées, compte tenu de l'environnement et du niveau de maintenance prévu. Il y a beaucoup de facteurs à considérer pour ce dimensionnement, parmi lesquels la composition, les propriétés et les performances des matériaux, ainsi que la qualité de la mise en œuvre et le niveau de contrôle.

La norme EN 206 (« Béton : spécifications, performances, production et conformité ») définit des classes d'environnement auxquelles le béton sera soumis :

– X0 : aucun risque, correspond à du béton coulé à l'intérieur de bâtiments où le taux d'humidité de l'air ambiant est très faible ;

– XC1 à XC4 : corrosion induite par carbonatation, le risque croissant de 1 à 4 ;

– XD1 à XD3 : corrosion induite par des chlorures autres que marins ;

– XS1 à XS3 : corrosion induite par des chlorures provenant de l'eau de mer ;

– XF1 à XF4 : gel et dégel, avec ou sans sels de déverglaçage ;

– XA1 à XA3 : attaques chimiques.

En fonction de l'environnement de l'ouvrage et des risques d'agression auxquels il va être exposé pendant sa durée de service, on optimise ensuite les performances du béton, sa durabilité et l'enrobage des armatures (l'enrobage est l'épaisseur de béton qui protège les armatures métalliques les plus proches de la surface).

Les problèmes de durabilité qui peuvent survenir dans des structures en béton sont :

– La corrosion des armatures. Le pH très élevé de la solution interstitielle dans le béton protège les armatures métalliques. Toutefois, cette protection peut disparaître si le pH diminue. Dans ce cas, la corrosion démarre et, à terme, se traduit par de la fissuration et des éclatements de béton de parement. La carbonatation, réaction du CO2 provenant de l'air avec la portlandite, fait baisser le pH. La cinétique de ce phénomène est pilotée par la diffusion du gaz CO2 dans la porosité du béton. La qualité du béton d'enrobage (faible porosité) et un enrobage suffisant doivent permettre d'éviter ce problème. La carbonatation et la corrosion sont des phénomènes très lents à apparaître et qui risquent d'être la source de nombreuses dégradations du patrimoine bâti au xxe siècle, à une époque où la question de la durabilité n'était pas considérée comme aussi centrale. La pénétration de chlorures dans le béton peut également induire de la corrosion. Ces chlorures peuvent venir de l'eau de mer ou bien des sels de déverglaçage. La solution est, ici aussi, une bonne qualité du béton et un enrobage suffisant. Enfin, il existe des armatures inox qui résistent mieux à la corrosion et permettent donc également d'améliorer la durabilité des structures.

– Le gel et le dégel. Lorsque la température devient négative, l'eau interstitielle du béton gèle, ce qui déclenche des mouvements d'eau dans la microstructure du béton. Ces mouvements, survenant dans un matériau peu perméable, peuvent être à l'origine de dommages : fissurations, gonflements, puis éclatements du béton. La présence de sels de déverglaçage conduit de plus à un écaillage de surface du béton. L'utilisation d'agents entraîneurs d'air et l'amélioration de la qualité du béton (par un E/C plus bas) permettent d'éviter ces désordres.

– Le comportement à haute température et au feu. Lorsque le béton est soumis à une forte élévation de température, notamment dans le cas d'un incendie, il se produit un phénomène de déshydratation et une vaporisation de l'eau qu'il contient. La déshydratation conduit à une dégradation des caractéristiques mécaniques (résistance, module d'élasticité). La vaporisation de l'eau, combinée aux gradients de température, peut entraîner un écaillage progressif de la surface du béton. L'ajout de fibres de polypropylène permet de diminuer les surpressions liées à la vaporisation de l'eau et évite l'écaillage du béton.

– Les réactions internes. Le béton peut être le siège de réactions chimiques internes dues à des produits déjà présents et/ou venant des eaux à son contact. L'alcali-réaction est une réaction entre certains granulats (contenant de la silice mal cristallisée) et la solution interstitielle du béton qui contient des ions alcalins. Cette réaction conduit à la formation de gels de silicates de calcium et de potassium qui occupent un volume très important et conduisent à des fissurations du béton. Lorsque la réaction a lieu, on ne peut pas l'empêcher et, si les désordres sont trop graves, il n'y a pas d'autre solution que le remplacement de la structure atteinte. Pour les constructions neuves, la connaissance des granulats locaux et des tests préalables permettent de déterminer si un risque existe. Les réactions sulfatiques voient réagir les aluminates provenant du ciment avec les sulfates de la solution interstitielle. Ces sulfates peuvent être d'origine interne ou externe, sols par exemple. Dans ce dernier cas, le choix de ciments spécifiés pour des eaux riches en sulfates est nécessaire.

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Pour citer l’article

Jean-Michel TORRENTI, « BÉTON », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 03 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/beton/