FASCICULES DE RECOMMANDATIONS LES ÉVOLUTIONS DU CONTEXTE NORMATIF ET RÉGLEMENTAIRE DES BÉTONS BETONS : DES PERFORMANCES POUR DE NOUVELLES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES

FASCICULES DE RECOMMANDATIONSFASCICULES DE RECOMMANDATIONS


LES ÉVOLUTIONS DU CONTEXTE NORMATIF ET RÉGLEMENTAIRE DES BÉTONS

BETONS : DES PERFORMANCES POUR DE NOUVELLES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES


LA NORME NF P 18-011

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS

SOMMAIRE

1 OBJET

2 REFERENCES

3 GENERALITES

4 NOMENCLATURE DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS

5 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS

6 MODE D’ACTION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS6.1 Liquides6.2 Gaz6.3 Solides

7 RECOMMANDATIONS7.1 Recommandations générales

7.2 Recommandations particulières

8 BIBLIOGRAPHIE




Ce fascicule de documentation a pour objet :

De définir les environnements agressifs les plus courants vis-à-vis des bétons armés et des bétons précontraints,

De donner des recommandations pour la confection de bétons résistant aux environnements agressifs.

Il fournit les informations de base pour le choix des mesures préventives, pour la confection du béton afin de lui assurer une bonne durabilité.

Il précise aussi les modes d’action des environnements agressifs.




3 NIVEAUX DE PROTECTION

Niveaux de protection Mesures de protection

Niveau 1Pas de mesures de protection particulières. Béton confectionné suivant les règles de l’art.

Niveau 2Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu

Niveau 3Nécessité d’une protection externe (enduits, peintures) ou interne (imprégnation) pouvant dans certains cas s’ajouter aux prescriptions du niveau 2




CLASSES D’AGRESSIVITE

Environnement Symbole Mesures de protectionNiveau de protection

Faiblement agressif

A1

Pas de mesures particulières. Le béton fabriqué suivant les règles de l’art doit être compact par ses qualités intrinsèques.

1

Moyennement agressif

A2

Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu (dosage en ciment, catégorie de ciment, E/C, cure, adjuvants).

2

Fortement agressif

A3

Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu avec action spécifique sur la nature et le dosage en ciment, le rapport E/C.

2

Très fortement agressif

A4Nécessité d’une protection externe (enduits, peintures) ou interne (imprégnation).

3NOTA : La norme définit le degré d’agressivité des solutions et des sols les plus courants.




ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS

MILIEUX GAZEUX : gaz, vapeurs, SO2, H2S, CO2

MILIEUX LIQUIDES : eaux douces, eaux de mer, solutions salines, (sulfates, chlorures, sulfures, carbonates…), solutions acides, solutions basiques, eaux résiduaires, huile, pétrole, solvants

MILIEUX SOLIDES : sols, produits de stockage

L’agressivité du milieu dépend de nombreux caractères :

Concentration de l’agent agressif / humidité relative / température

Cycles de températures ou d’humidité / séchage…




RECOMMANDATIONS

Niveau d’agressivit

éA1

Faiblement agressif

A2Moyennement agressif

A3Fortement agressif

A4Très

fortement agressif

Dosage minimal en

ciment (kg/m3)

E/C 0,55 0,50 0,50

Type de ciment si le

milieu contient des

sulfates

CEM I / PMCEM II / PMCEM III / A et BCEM IV / CCEM V / A et B

CEM Iavec C3A 5%

Certains CEM II / A et B

avec C3A 5 %

CEM III / A et BCEM III CCiments

alumineux

Idem A3 + protection supplémentaire

Type de ciment si milieux acides

CEM ITeneur réduiteen C3A et C3S

certains CEM II

CEM ITeneur réduite en

C3A et C3S certains CEM II,

CEM V CEM III / A, B et C

CEM III / A et B avec laitier 60 % CEM V / A et B

avec CaO du ciment < à 50 %

Idem A3 + protection

supplémentaire

700

5D

550

5D

700

5D

Éventuellement

Tableau extrait de la norme P 18-011 adapté avec la désignation des

ciments de la norme NF EN 197-1.

NOTA :

D : dimension maximale des granulats

CEM II avec ajouts de laitiers, cendres

volantes




RECOMMANDATIONS – BETONS EN SITE MARITIME

Conditions d’exploitation

Immersion complète dans l’eau de mer

Zones de marnage et d’aspersion

Dosage minimalen ciment (kg/m3)

E/C 0,55 0,50

Type de ciment

CEM I avec C3A < à 10%

CEM II A et B clinker avec C3A < à 10%

CEM III A et B ou CCEM V A et B

ciments alumineux

CEM I avec C3A < 5%

CEM III A et B avec laitier > à 60%

CEM III CCEM V A et B

ciments alumineux

700

5D

700

5D


RECOMMANDATIONS POUR RECOMMANDATIONS POUR LA DURABILITE DES BLA DURABILITE DES BÉÉTONSTONS


NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES

DURABILITE DES BETONS VIS-A-VIS DES EAUX AGRESSIVES

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE

DURABILITE DES BETONS EN SITE MARITIME

SOMMAIRESOMMAIRE


La durabilité d’un ouvrage caractérise sa capacité à conserver les fonctions d’usage pour lequel il a été conçu (fonctionnement structurel, sécurité, confort des usagers) et à maintenir son niveau de fiabilité et son aspect, dans son environnement avec des frais de maintenance et d’entretien aussi réduits que possible (mise en service d’une maintenance préventive)

Un ouvrage doit résister aux charges auxquelles il est soumis mais aussi aux actions diverses telles que le vent, la pluie, le froid, la chaleur, le milieu ambiant … mais aussi conserver son esthétisme. Il doit satisfaire les besoins des utilisateurs au cours du temps.

NOTION DE DURABILITE DES BETONS NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGESET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES


La durabilité du maintien de ses fonctions doit être assortie d’une durée, temps minimal pour lequel l’ouvrage est conçu, qui est appelé LA DURÉE DE SERVICE DE L’OUVRAGE.

Prescrire un béton durable nécessite d’apprécier dès sa conception l’ensemble des contraintes environnementales et des agressions potentielles qu’il aura à subir pendant toute sa durée de service en respectant et en mettant en œuvre les recommandations en vigueur.



Il est possible désormais de définir des objectifs de durabilité et de choisir avec précision les caractéristiques du béton en fonction de l’agressivité du milieu dans lequel se trouve l’ouvrage (à chaque classe d’exposition correspondant des performances mécaniques minimales pour le béton) et d’optimiser ses caractéristiques afin de les adapter à la durée de service souhaitée.



DOCUMENT DE REFERENCE :

fascicule de documentation P18-011

Le fascicule de documentation P 18-011 (bétons : classification des Environnements agressifs – juin 1992) fournit des recommandations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour les bétons soumis à des environnements chimiques agressifs. Il recommande en particulier des mesures préventives pour la formulation des bétons (type de ciment, dosage minimal en ciment, valeur maximale du rapport E/C) afin d’assurer leur durabilité.

Il définit des mesures de protection pour les ouvrages en fonction des conditions environnementales agressives auxquelles ils sont soumis.

DURABILITE DES BETONS VIS-A-VIS DES EAUX AGRESSIVESDURABILITE DES BETONS VIS-A-VIS DES EAUX AGRESSIVES


DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GELDURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GELET AUX SELS DE DEVERGLACAGEET AUX SELS DE DEVERGLACAGE

Les dégradations par le gel/dégel : mécanisme

GEL PUR ou GEL INTERNE :

Température du béton < -3°C Gel de l’eau présente dans

la

porosité du béton

Eau liquide Glace = Augmentation de volume (+9%)

pression hydraulique (ph)

Si ph > Rt béton fissuration du béton dans la masse


Les dégradations par le gel/dégel : mécanisme

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGEET AUX SELS DE DEVERGLACAGE

ECAILLAGE :

Sels déverglaçage diffusion des sels dans le milieu interstitiel de la peau du béton et gel de l’eau pure Équilibre concentration pression osmotique (po) Si po > Rt béton fissuration du béton de peau

NB : les chocs thermiques lors de l’application de sels sur film de glace amplifient les phénomènes



DOCUMENT DE REFERENCE :

Guide LCPC 2003

« Recommandations pour la durabilité des bétons soumis au gel »

Ce fascicule fixe les recommandations de niveau national spécifiques à l’élaboration des bétons traditionnels, des bétons à hautes performances et des bétons à technologie particulière : béton à démoulage immédiat (bétons fabriqués en usine de préfabrication avec ou sans entraîneur d’air), bétons moulés sur site avec machine à coffrage glissant, bétons projetés.


Les recommandations concernent les bétons réalisés sur chantier, en

usines de préfabrication, et en centrales de béton prêt à l’emploi pour les

ouvrages relevant du domaine du GENIE CIVIL et soumis au GEL PUR ou

GEL en présence de SELS de DEVERGLAÇAGE.



GUIDE LCPC – 2003

« RECOMMANDATIONS POUR LA DURABILITE DES BETONS DURCIS SOUMIS

AU GEL »

Nota : NF EN 206-1 (NA 5.3.1) : En France, le prescripteur doit appliquer les dispositions des « Recommandations » pour les ouvrages de génie civil relevant des marchés publics de travaux



Principe de la Démarche préventive

1. En fonction de l’Intensité de Salage et de l’Intensité de Gel, déterminer le type de béton.

2. Vérifier que la formulation de béton prévue est satisfaisante.



NIVEAUX DE GEL

• GEL FAIBLE : moins de 3 jours/an avec une température <-5°C

• Gel faible ou modéré

XF1 (sans agent de déverglaçage)XF2 (avec agent de déverglaçage)

• GEL SÉVÈRE : plus de 10 jours/an avec une température <-10°C

• Gel sévère XF3 (sans agent de déverglaçage)XF4 (avec agent de déverglaçage)

• GEL MODÉRÉ : dans les autres cas



CARTE DE GEL (CF. norme NF EN 206-1)

Nota : La sévérité potentielle des dégradations dépend du nombre de cycles de gel-dégel, de la durée du gel (maintien

prolongé du béton à de basses températures), de la température minimale atteinte et de la vitesse de chute de la température



Gel faible ou modéré

Gel modéré ou sévère

Gel sévère

Carte de gel

Détermination du type de béton : Les niveaux de gel




NIVEAUX DE SALAGE

Les niveaux de salage sont définis par référence à la carte des zones de rigueur hivernale Hi (SETRA de novembre 1994 «Aide à l’élaboration du dossier d’organisation de la viabilité hivernale »).

n = nombre de jours de salage

- salage peu fréquent n < 10 H1

- salage fréquent 10 < n < 30 H2

- salage très fréquent n ≥ 30 H3 et H4


H1 : salage peu fréquentH2 : salage fréquentH3 et H4 : salage très

fréquent

Carte de salage

Détermination du type de béton : les niveaux de salage



1. béton adapté (XF1)

2. béton adapté avec teneur en air minimale = 4 % ou essais de performance (XF2)

3. bétons résistant au gel pur : béton G (XF3)

4. bétons résistant au gel en présence de sels de déverglaçage : béton G + S (XF2 ou XF4)


4 TYPES DE BETON :


Choix du type de bétonsType de gel

Modéré Sévère

Type de salage

Peu fréquent Béton adapté (1) Béton G

Fréquent

Béton adapté avec (1)

teneur en airminimale = 4 %

ou essais de performance

Béton G + S

Très fréquent Béton G + S Béton G + S

4 TYPES DE BETON : FONCTION DU TYPE DE SALAGE ET DU TYPE DE GEL

NOTA : (1) BÉTON ADAPTE : béton conforme à la NF EN 206-1 et possédant une bonne compacité. Seuls les bétons correspondants aux cases vertes font l’objet de prescriptions particulières



Vérification de la formule de béton (G ou G+S)


Formulation : obligatoirement avec entraîneur d’air pour les bétons traditionnels (Rc < 50 MPa) et non obligatoire pour les BHP (Rc > 50 MPa)

•Spécifications sur les constituants :

• granulats de catégorie A au sens de la norme granulats XP P 18-540 chapitre 10

• exigences complémentaires :- sur le sable : friabilité, propreté, module de finesse- sur les gravillons : coefficient d’absorption d’eau Ab ≤ 1,2%.


• Spécifications sur les constituants (suite) :

• Ciments :

– bétons G : CEM I ou CEM II/A et B sauf cendres volantes (CV)

– Bétons G+S : CEM I ou CEM II/A PM ou ES

– Dosage minimal (fasc. 65A) : 385 kg/m3

• Additions en substitution du ciment : dosage maximal (avec CEM I obligatoirement)– Fumées de silice : 10% (du poids de ciment) – Laitiers moulus : 20 à 30%– Additions calcaires : 15%– CV interdites.




• Béton G : caractéristiques exigées

– Rapport E/C < 0,5

– Résistance à la compression fc28 ≥ 30 MPa

– Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 250 μm (étude et convenance).

• Béton G+S : caractéristiques exigées

– Rapport E/C < 0,45

– Résistance à la compression fc28 ≥ 35 MPa

– Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air inférieur ou égal à 200 μm (étude et convenance)

– Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² (étude et en convenance).



Cas du Béton traditionnel : Rc < 50 MPa


• Béton G (avec agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées

- Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 250 μm (étude et convenance).

• Béton G (sans ou peu d’agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées

- Mesure de l’allongement (norme P 18-424 ou P 18-425) inférieur ou égal à 400 μm/m (étude et convenance),

- Rapport du carré des fréquences de résonance supérieur ou égal à 75 (étude et convenance)



Cas du BHP : Rc > 50 MPa


• Béton G+S (avec agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées

- Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 200 μm (étude et convenance),

- Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² (étude et en convenance).

• Béton G+S (sans ou peu d’agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées

- Mesure de l’allongement (norme P 18-424 ou P 18-425) inférieur ou égal à 400 μm/m (étude et convenance),

- Rapport du carré des fréquences de résonance supérieur ou égal à 75 (étude et convenance),

- Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² (étude et en convenance).



Cas du BHP : Rc > 50 MPa


alcali-réaction = ensemble de réactions chimiques dans lesquelles interviennent :

• certaines formes de SILICE ou de silicates, pouvant être présentes dans les granulats ;

• et les ALCALINS actifs des constituants du béton.

En présence d'EAU et en l'absence de précautions particulières, ces réactions peuvent conduire à des désordres.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTIONPREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION



PRINCIPE DE LA DEMARCHE PREVENTIVE

Le principe de la démarche préventive consiste à ne pas se retrouver dans une situation dans laquelle sont présentes simultanément les trois conditions nécessaires à l’amorçage de la réaction. Il convient donc d’éviter la conjonction des trois facteurs EAU (condition d’humidité relative supérieure à 80-85 %) / ALCALINS (concentration en alcalins solubles élevée dans la solution interstitielle) / SILICE REACTIVE (présence de granulats réactifs).

Les mesures de prévention consistent en fonction de l’environnement (classe d’exposition) et du type d’ouvrage, à déterminer le niveau de prévention à atteindre (niveau de risque acceptable), puis compte tenu de cette approche à vérifier que la formulation prévue pour le béton est satisfaisante.


DOCUMENT DE REFERENCE

GUIDE LCPC – 1994

« RECOMMANDATIONS POUR LA PREVENTION

DES DESORDRES DUS A L’ALCALI-REACTION »



TYPES D’OUVRAGES CLASSES D’EXPOSITIONType I

Risque d’apparition des désordres faibles ou acceptables - éléments non porteurs

Classe 1 : environnement sec ou peu humide (hygrométrie inférieure à 80 %)Classe 2 : environnement avec hygrométrie supérieure à 80 % ou en contact avec l’eauClasse 3 : environnement avec hygrométrie supérieure à 80 % et avec gel et fondantsClasse 4 : environnement marin

Type II Risques d’apparition des désordres peu tolérables - la plupart des ouvrages de génie civil

Type III Risques d’apparition des désordres inacceptables - Ponts ou ouvrages exceptionnels


DETERMINATION DU NIVEAU DE PREVENTION


Classe d’exposition

Type d’ouvrage

1 2 3 4

I A A A A

II A B B B

III C C C C

RECOMMANDATIONS :

Niveau A : pas de spécifications particulières

Niveau B : six possibilités d’acceptation de la formule béton

Niveau C : granulats non réactifs (granulats PRP sous condition, granulats PR avec étude)

NIVEAU DE PREVENTION : 3 niveaux de préventions A, B, C


NOTA: le choix du niveau de prévention est du ressort du PRESCRIPTEUR (art. 5.2.3.4 NF EN 206-1)


Qualification des granulats

3 types : détermination selon FD P 18-542 et XP P 18-594 (fév. 2004)

• Granulats Non réactifs (NR)

granulats pour bétons hydrauliques qui ne conduiront jamais à des désordres par alcali-réaction.

• Granulats Potentiellement Réactifs (PR)

granulats susceptibles, dans certaines conditions, de conduire à des désordres par alcali-réaction.

• Granulats Potentiellement Réactifs à effet de Pessimum (PRP)

granulats qui, bien que riches en silice réactive, peuvent être mis en oeuvre sans risque de désordres en respectant certaines conditions d’utilisation.



Niveau A : pas de spécification particulière

Niveau B : La formule de béton doit satisfaire UNE des conditions suivantes:

1. Tous les Granulats NR (Ch4 des recommandations)

2. Bilan des alcalins < 3,5 kg/m3 (Ch5)

3. Essai de performance sur béton (NF P 18-454) (Ch6)

4. Références d’emploi (Ch7)

5. Additions minérales inhibitrices en proportions suffisantes (Ch8)

6. Conditions particulières aux granulats PRP (Ch9)


Vérification de la formule de béton (1/2)


Niveau C :

1. Tous les Granulats NR

2. Granulats PRP si conditions particulières respectées (Ch9)

3. Granulats PR si étude approfondie de la formule (Ch6)

Vérification de la formule de béton (2/2)



PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUEDE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE

Il n’y a pas à ce jour de documents synthétisant les recommandations à mettre en œuvre pour éviter les phénomènes de gonflement interne sulfatique.

De nombreuses recherches sont en cours aussi bien au sein du réseau des laboratoires de l’équipement que dans les centres de recherches de l’industrie cimentière. Ces études visent à mettre au point et valider des principes de prévention à mettre en œuvre.


PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUEDE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE

Les experts du LCPC en partenariat avec ceux de l’ATILH et du CERIB et la participation des principaux laboratoires travaillent actuellement à la mise au point d’un test de performance accéléré sur béton permettant d’évaluer la durabilité des couples «formule de béton et cycle thermique » vis-à-vis de la formation d’ettringite différée qui soit représentatif des phénomènes observés dans des cas réels et adaptés aux conditions d’exécution et à la rédaction d’un guide de prévention.

Cet essai permettra de valider une formulation de béton et de déterminer sa réactivité potentielle à la formation de gonflement interne sulfatique et les combinaisons de paramètres admissibles pour éviter le phénomène.


Guide méthodologique pour la gestion des ouvrages atteints de Réaction de Gonflement Interne (RGI)

• Alcali-réaction

• Réaction Sulfatique Interne

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNEPREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE


DURABILITE DES BETONS EN SITE MARITIME DURABILITE DES BETONS EN SITE MARITIME

Le fascicule de documentation P 18-011 (juin 1992) fournit des recommandations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour les bétons soumis à l’action de l’eau de mer et précise le mode d’action de l’eau de mer sur le béton.

Il recommande des mesures préventives pour la formulation des bétons en milieux marin (dosage minimal en ciment, type de ciment, valeur maximale du rapport E/C, …)

Documents

FASCICULES DE RECOMMANDATIONS LES ÉVOLUTIONS DU CONTEXTE NORMATIF ET RÉGLEMENTAIRE DES BÉTONS BETONS : DES PERFORMANCES POUR DE NOUVELLES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES