DURABILIT DES BTONS PAR LA MATRISE DE durabilit des btons de ciment exige un contrle efficace et effectif de tous les facteurs susceptibles d’affecter son comportement dans

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  • DURABILIT DES BTONS PAR LA MATRISE DE LABSORPTION DEAU

    tecHnoLogie | NOVEMBRE 2009

    absorption deau par immersion exigences des normes absorption par immersion et teneur en eau du bton paramtres de La composition du bton

    f2 (L33)

    BB/SfB

    arch

    . T. C

    raps

  • La durabilit des btons de ciment exige un contrle efficace et effectif de tous les facteurs susceptibles daffecter son comportement dans le temps. Lexprience montre que les facteurs dinfluence, de trs loin les plus importants en matire de durabilit et qui doivent donc faire lobjet dun contrle suivi, sont la composition du bton (teneur en ciment et rapport eau-ciment), lenrobage des armatures, la compacit du bton et la protection du bton frais en cours de durcissement.

    La compacit du bton influence directement sa porosit. Le but de cette publication est dexaminer cet aspect porosit . Celle-ci est gnralement contrle sur bton durci par la mesure de labsorption deau par immersion. En outre, la norme NBN B 15-001:2004 permet aujourdhui de prescrire des btons performances en intgrant des spcifications dabsorption deau par immersion. Matriser labsorption deau du bton peut paratre simple, mais encore faut-il que chacun apporte sa pierre ldifice. La durabilit des ouvrages en bton est pourtant ce prix.

    A la lumire des connaissances actuelles sur le sujet, cette publication examine les paramtres principaux permettant de garantir les critres dabsorption deau par immersion de la norme NBN B 15-001:2004.

    Matriser labsorption deau par immersion du bton est une condition

    essentielle pour garantir la durabilit des btons. (photos PVA)

  • 3 Technologie | DurabiliT Des bTons par la maTrise De labsorpTion Deau

    Les ouvrages dart

    sont particulirement

    sollicits par les

    agents agressifs ; les

    btons doivent donc

    tre particulirement

    bien composs et bien

    mis en uvre afin de

    limiter leur porosit.

    (photos CLP)

    Le bton est un matriau poreux. En dautres termes, il comporte des pores ou vides. Ces pores sont dterminants pour la rsistance et la durabilit du bton. En effet, une faible porosit constitue le meilleur moyen de dfense des btons contre tous les agents agressifs.

    La porosit est la consquence naturelle de la quantit deau mise en plus de celle ncessaire lhydratation et des vides ventuels prsents dans les granulats. Le dsagrment de cette porosit se marque deux niveaux : sur la rsistance mcanique et sur la durabilit du bton. La quantit deau pouvant tre lie chimiquement par un ciment Portland est denviron 25 % de la masse de ciment. En outre, une quantit deau, environ gale 15 % de la masse de ciment, est lie physiquement. Cette eau est adsorbe la surface des produits dhy-dratation ou constitue un film deau mono molculaire entre les produits de cristallisa-tion plats (interlayer water). Leau lie physi-quement svapore compltement dans une tuve 105 C, mais, malgr cette liaison libre, elle est incapable de ragir avec le ciment non encore li. De plus, les produits dhydra-tation occupent un volume absolu infrieur la somme des volumes absolus de leau et du ciment qui ont dj ragi. De lespace sest donc libr : ce sont les pores capillaires. Ceux-ci sont vides ou remplis deau. En effet, pour une bonne ouvrabilit du bton, le facteur E/C du bton est gnralement suprieur 0,40. Une partie de leau nest donc pas lie chimiquement ni physiquement et sinstalle dans les pores capillaires (eau interstitielle), do elle peut ventuellement svaporer ultrieurement. Cette formation de pores capillaires signifie un affaiblissement mcanique du bton. Etant donn que des substances agressives peuvent sinfiltrer aisment dans le bton via ce rseau capillaire, la durabilit sen trouve influence de manire ngative [1].

    1. Labsorption deau par immersion dun bton

    La porosit dun matriau reprsente le volume de tous les capillaires cumuls. Il est important de bien faire la distinction entre porosit et permabilit. Cest ainsi quun matriau peut tre peu poreux et la fois trs permable (par exemple un bton structure semi-caverneuse) ou, au contraire, tre relativement poreux mais ne pas se laisser traverser par la moindre goutte deau (cas dun bton compact mais de qualit trs moyenne).La porosit sexprime en volume. Une porosit de 5 % signifie quun dm3 du matriau considr prsente 0,05 dm3 soit 50 cm3 de vides interne du type capillaire. Elle se mesure gnralement par lessai dabsorption deau par immersion la pression atmosphrique. En effet, pour obtenir la porosit dun bton, il suffit de multiplier labsorption deau par immersion (en %) par la masse spcifique sche de ce bton, exprime en kg/dm3. Soit, par exemple, un morceau de bton de 2,2 dm3 pesant 5,0 kg ltat sec et 5,3 kg aprs immersion prolonge dans leau. La quantit deau absorbe est donc de 0,3 kg ou 0,3 dm3. Son absorption deau par immersion sera de 0,3 kg/5 kg = 6%. Sa porosit peut tre dduite directement de lessai et vaudra 0,3 dm3/2,2 dm3 soit 13,6%. Calcule au dpart de labsorption deau et de la connais-sance de la masse spcifique sche du matriau, soit 5,0/2,2 = 2,27 kg/dm3, elle sera de 6% x 2,27 = 13,6%.

    Labsorption deau par immersion est donc le rsultat des mouvements capillaires dans les pores du bton qui sont ouverts sur le milieu ambiant. Elle est dtermine par immersion dune prouvette de bton dans leau jusqu masse constante et en mesurant laugmenta-tion de masse. Elle est exprime en pourcentage de la masse sche de lprouvette. Etant une image de la porosit, labsorption deau est utilise comme un indicateur de la qualit du bton.

  • 4 Technologie | DurabiliT Des bTons par la maTrise De labsorpTion Deau

    Dtermination de labsorption deau par immersion dun bton durci

    Labsorption deau par immersion dun bton est dtermine selon les directives de la norme NBN B 15-215:1989. Certains documents normatifs ou cahiers des charges prescrivent des mthodes dessai qui diffrent quelque peu des directives de la norme NBN B 15-215 :1989. Cest assez souvent le cas pour les produits prfabriqus en bton (voir ce sujet lannexe G de la norme NBN EN 13369:2004) ou encore pour les btons routiers. Dans ce dernier cas, labsorption deau par immersion est dtermine non pas sur une prouvette prleve dans un cube de contrle mais sur une prouvette prleve dans la route et il sagit de la partie suprieure de la carotte qui est soumise lessai (tranche de 4 5 cm dpaisseur) car cest elle qui est soumise aux agents agressifs, des sels de dverglaage en loccurrence. Il va de soi que ces divergences avec la norme NBN B 15-215:1989 ont une infl uence signifi cative sur le rsultat.

    TYPes dProuVeTTesLes essais sont effectus sur des prouvettes prleves par forage ou sciage dans un ouvrage, un produit ou une prouvette moule. Le volume des prouvettes soumises lessai dabsorption deau par immersion est dau moins 800 cm3 et au plus de 1200 cm3. De plus, le rapport V/S entre son volume, exprim en cm3, et sa surface enveloppe, exprime en cm2, est compris entre 1,2 et 2.A noter que lessai est gnralement ralis sur des carottes de 100 cm2 de section (113 mm de diamtre) et de 10 cm de hauteur, toutes les faces tant obtenues par forage ou dcoupage.

    TraiTemenT des ProuVeTTes aVanT les mesures

    Eprouvettes moulesAprs dmoulage, elles sont conserves en salle humide 20 2 C, plus de 90 % dhumidit relative et ce jusqu lge de 14 jours. A ce moment sopre le faonnage (forage, dcoupage) de lprouvette qui sera soumise lessai. Les prouvettes ainsi prpares sont exposes, ensuite, durant 28 jours lair avec une humidit relative de 60 2% et une temprature de 20 2 C.

    Eprouvettes prleves dans un ouvrage dont lge est dau moins 14 joursLes prouvettes sont exposes durant 28 jours lair avec une humidit relative de 60 2 % et une temprature de 20 2 C. Cette dure peut nanmoins se limiter au temps ncessaire pour que 2 peses successives 24 h din-tervalle accusent une diffrence de masse infrieure 0,05% de la masse de lprouvette obtenue lors de la dernire pese.

    Il faut souligner que le traitement en salle sche est absolument ncessaire afi n que leau contenue dans des pores non interconnects puisse quitter lprouvette. Dans le cas contraire, cette eau sera comptabilise comme eau absorbe. Des essais ont montr quen fonction du type de bton, cette quantit deau, exprime en termes dabsorption deau par immersion, peut varier entre 0,0 et 0,3%.

    de diamtre) et de 10 cm de hauteur, toutes les faces tant obtenues par forage ou dcoupage.

  • 5 Technologie | DurabiliT Des bTons par la maTrise De labsorpTion Deau

    Dtermination de labsorption deau par immersion dun bton durci

    mode oPraToire de lessaiLes oprations sont effectues dans lordre suivant : immersion dans un bac eau 20 2 C

    durant un minimum de 48 h et jusqu masse humide constante ; avant la pese, lprouvette est essuye avec une peau de chamois humide de manire la dbarrasser de son eau superfi cielle ;

    dessiccation durant un minimum de 72 h et jusqu masse sche constante dans une tuve ventile dont la temprature est maintenue 105 3 C.

    La masse est considre constante lorsque deux peses successives 24 h dintervalle ne donnent pas une diffrence suprieure 0,1 %.

    4) exPression du rsulTaTLabsorption deau par immersion Abs est exprime en pour-cent de la masse sche et est calcule par la relation suivante :

    Abs =mhumide msche x 100

    msche

    avec : mhumide, la masse humide constante de

    lprouvette aprs immersion ; msche, la masse sche constante de

    lprouvette aprs schage ltuve.

    Mesure des masses volumiques humide et scheConjointement avec la dtermination de lab-sorption deau par immersion, il peut tre utile de dterminer les masses volumiques humide et sche de lprouvette. Ces dterminations se font selon les directives de la norme NBN EN 12390-7:2009.

    Le volum