Les méthodes de réparation des ouvrages en béton et béton

Les méthodes de réparationdes ouvrages en béton et béton armé et précontraint

(ouvrages d’art)

LE TRAITEMENT DES FISSURES

21/10/2021 1D. Poineau - Info-flash du 21 octobre 2021

Exemples de fissures: les fissures « passives »

Fissures dues à l’absence d’armatures de peau = pénétrationdes agents agressifs = corrosion

des armatures (étriers et cadres) !

Fissures de reprise de bétonnage + eau = corrosion

des armatures = DANGER !


Exemples de fissures : les fissures « actives »

Fissures de flexion dans une poutre précontrainte =

Insuffisance structurale !

Fissures flexion-effort tranchant et diffusion-entraînement = Insuffisance structurale !


❑ Normes produits et systèmes : (harmonisées liées au marquage CE)

▪ Norme NF EN 1504-5 : « injection pour béton »

▪ Norme NF EN 1504-2 : « systèmes de protection de surface »

❑ Normes sur l’utilisation et la mise en œuvre des produits

▪ Norme NF EN 1504-9 : « principes généraux d’utilisation des produits » (Principes = Fonctions - Méthodes de réparation associées)

▪ Norme NF EN 1504-10 : « application sur site des produits et systèmes et contrôle de la qualité des travaux » (absence de critères de choix, aucune notion d’épreuves d’étude, de convenance… )

❑ Normes françaises sur l’utilisation et la mise en œuvre des produits

▪ Norme NF P95-103 : « Réparation et renforcement des ouvrages en béton et en maçonnerie - Traitement des fissures et protection du béton

Textes de référence 1


❑ Guides STRRES

▪ FABEM 2 : « Traitements des fissures par calfeutrement ou pontage et protection localisée ou création d’un joint de dilatation »

▪ FABEM 3 : « Traitements des fissures par injection »

▪ FABEM 4 « Protection des bétons »

❑ Autres documents

▪ CCTP et BPU types du CEREMA relatifs aux réparations

▪ Publications de l’AFTES – Ouvrages souterrains (injections GT14R5F1 – venues d’eau GT14R2F…)

Textes de référence 2


Extrait de la Norme NF EN 1504-9

Principe (fonction recherchée)

Méthodes et normes de référence Commentaires

Principe 1 :

Protection contre toutepénétration

1.4 Colmatage superficiel des

fissurations (pontage des

fissures)

1.5 Colmatage des fissures

(NF EN 1504-5)1.6 Transformation de fissuresen joints

A ces méthodes, il convient derajouter le calfeutrement qui n'estpas visé explicitement par les normesde la série NF EN 1504.

Principe 4 : Renforcement structural 4.5 Injection dans les fissures,

les vides ou les interstices(NF EN 1504-5)

Une simple injection des fissuresn’assure pas un completrenforcement structural.

Des méthodes de renforcementcomplémentaires sont à prévoir (cf.méthodes 4.1 à 4.4 et 4.7).

AutrePour Mémoire : 4.6Colmatage des fissures, desvides et des interstices (NF EN1504-5)

Le colmatage n'ayant pas pour objetde remplir “complètement” lafissure, la présente norme françaisene retient pas cette méthode commerépondant au principe derenforcement structural.


Les techniques de traitement des fissures

Cas des fissures « passives » (souffle faible, voire plus élevé mais sans incidence structurale). Exemple : les fissures de peau, de reprises de bétonnage...

• Méthodes 1.4/1.5 : « Recouvrir ou remplir, voire étancher » la fissure sans bloquer son souffle

• Méthode 1.6 : « Créer un joint » (parfois incidence structurale)

Cas des fissures « actives ». Exemple : les fissures de flexion, d’effort tranchant/torsion... incidence structurale

• Méthode 4.5 : « Reconstituer le monolithisme » du béton et « bloquer » le souffle de la fissure + (réparation : par exemple la précontrainte additionnelle…)


Les techniques de traitement des fissures


Différentes sortes de fissuresAccessibles ou non


Les techniques de traitement des fissures – Calfeutrement (hors EN 1504-9)

• produits rigides : mortiers hydrauliques ou modifiés ou organiques, si fissures mortes ou avec un très faible souffle(quelques % de l’ouverture)

• produits souples : mastics mono ou bicomposants, etc., dans le cas des fissures actives


Les techniques de traitement des fissures – Calfeutrement (hors EN 1504-9)


Les techniques de traitement des fissures – Pontage (méthode 1.4)


Les techniques de traitement des fissures – Création d’un joint (méthode 1.6)

Obligation d’un projet s’il y a ajout d’armatures et de béton


Les techniques de traitement des fissures – Injections (méthodes 1.5 et 4.5)


Norme NF EN 1504-5 : « injection pour béton » :▪ Trois types de produits et systèmes d’injection :

▪ Classe F : produits transmettant des efforts (réparations structurelles)

▪ Classe D : produits ductiles▪ Classe S : produits expansifs (présence d’eau)

ATTENTION : lire la Déclaration de performances et la fiche technique Carré Noir : caractéristiques nécessaires pour obtenir le

marquage CE Carré blanc : caractéristiques pour certaines utilisations prévues

(choix du fabricant)Exigences complémentaires = marché


Point Caractéristiques de performances Produits classes F

Méthodes d’essai Exigences

1 Adhérence par résistance en traction (H et P) EN 12618-2 2MPa (H) 0,6MPa (H) simple remplissage Rupture cohésive dans le support (P)

2 Adhérence par résistance au cisaillement oblique (H et P)

EN 12618-3 Rupture monolithique analogue aux prismes de contrôle

3 Retrait volumétrique (P) EN 12617-2 < 3%

4 Ressuage (H) EN 4453-3 < 1% du volume initial au bout de 3h

5 Changement de volume (H) EN 4453-4 -1% < changement de volume< 5% du volume initial

6 Température de transition vitreuse (P) EN 12614 > 40°C

7 Teneur en chlorures (H) EN 196-21 < 0,2%

8 Injectabilité en milieu sec: (H/P)Largeur des fissures : 0,1/0,2/0,3mm

Largeur des fissures : 0,5/0,8mm

EN1771

EN 12618-2(plus exigences sur méthode d’essai)

< 4min injection élevée (fissures 0,1mm)

< 8min injection faisable (fissures 0,2 et 0,3mm)

Essai fendage > 7MPa (P)Essai fendage > 3 MPa (H)Remplissage > 90%Adhérence point 1


La DPU est mesurée en laboratoire les plages de température sont fixées par le fabricant


Point Caractéristiques de performances produits classeF


9 Injectabilité en milieu humide: (H/P)Largeur des fissures : 0,1/0,2/0,3mm

Largeur des fissures : 0,5/0,8mm

EN1771

EN 12618-2(plus exigences sur méthode d’essai)

< 4min injection élevée (fissures 0,1mm)

< 8min injection faisable (fissures 0,2/0,3mm)

Essai fendage > 7MPa (P)Essai fendage > 3 MPa (H)Remplissage > 90%Adhérence point 1

10 Viscosité (P) EN ISO 3219 Valeur déclarée

11 Temps d’écoulement (H) EN 14117 Valeur déclarée

12 Temps d’utilisation (ATTENTION) EN ISO 9514 Valeur déclarée

13 Développement de la résistance en traction (P) EN 1543 3MPa à 72h à tp min d’utilisationou 10h à tp min si mouvements > 10% ou 0,03mm

14 Température de prise (H) EN 196-3 Valeur déclarée



Point Caractéristiques de performances Produits classe F


15 Adhérence par résistance en traction après cycles thermiques d’humidification séchage (H/P)

EN 12618-2 Diminution de l’adhérence < 30% des valeurs initiales (H)Rupture cohésive dans le support (P)

16 Compatibilité avec le béton

Couvert par l’adhérence par résistance en traction (H/P)

EN 196-3 Diminution de l’adhérence < 30% des valeurs initiales (H)Rupture cohésive dans le support (P)

Rappel Pour toutes les utilisations prévues Pour certaines utilisations prévues

Se reporter aux 2 deux autres tableaux de la NF EN 1504-5 pour les produits classés : D (ductiles fissure dite « morte ») et S (expansifs en présence d’eau)



Type de produitsClasse de produit

d’injection(F, D ou S)

Avantages Inconvénients

Coulis de ciment FFaible coûtPossibilité de mise en œuvre par des moyens simples

RetraitSégrégation – ressuage à compenser (produit hétérogène)Utilisation délicate dans les fissures fines Tendance à l’essorage au contact du bétonObligation d’humidifier fissure avant l’injection

Coulis mixtes (liants hydrauliques modifiés par des polymères, avec ajouts possibles)

F

Performances accrues parréduction de la quantitéd’eau de gâchage

Produits prêts à l’emploi

Silicates F Utilisables pour le traitement de fissures très fines

Gels acryliques (gel thermoplastiques)

STrès faible viscosité, temps de prise ajustable, très réactifs, capacité d’absorber l’eau

Vieillissement du produit en cas de cycles répétés d’humidification séchage

Résine de méthacrylate de méthyle F

Résine très réactive utilisables par très basses températures ( de l’ordre de – 20°C)

Retrait

Avantages et inconvénients des produits d’injection



Type de produits

Classe de produit

d’injection(F, D ou S)

Avantages Inconvénients

Résines époxydiques F

Faible retrait et - Excellente adhérenceChoix de la viscosité en fonction de la températureInjection des fissures 0,2 mmPropriétés mécaniques élevées notamment à court termeChoix de la durée de polymérisation et de la vitesse de durcissement en fonction de la températureBonne résistance agents agressifs

Emploi délicat

Résines polyuréthanes F, D

Blocage provisoire de venue d'eau par formation de mousse expansiveEn milieu sec possibilité d'injecter des fissures actives avec des polyuréthanes "souples"Fissures > 0,2 mmFaible viscosité

Léger retraitSensibilité à l'eauEmploi délicat

Résines polyacrylamides : gels thermoplastiques S Gonflent en présence d'eau

Sous forme de gelNécessité pour éviter le retrait d'une présence d'eau permanenteAdhérence faiblePropriétés mécaniques faibles Se rétractent en l’absence d’humiditéMatériel d’injection spécifique




Ouvertures l des fissuresen mm

État du support

ActivitéTechniques de

traitementProduits utilisables Fonctions recherchées Observations

w < 0,1 (*)

sec NRImprégnations

hydrophobes et/ou revêtements

Silanes, PCC, P

protection contre les pénétrations d’eau (et de gaz pour les revêtements)esthétique pour les revêtements

généralement le choix s’oriente vers des produits microporeux

humide ou humide et ruisselant

NR

Revêtementnécessite dans certains

cas un assèchement lors de la mise en œuvre

PCC, Pisolation, protection vis à vis de l’humidité interne du béton

pour utilisation de PUR l'assèchement doit être strictement contrôlé sinon, il y a à redouter des défauts d’adhérence et d’étanchéité

0,1 ≤ w ≤ 0,3 (*) sec mortes

Imprégnations hydrophobes et/ou

revêtementsSilanes, PCC, P

protection contre les pénétrations d’eau (et de gaz pour les revêtements)esthétique pour les revêtements

produits à consistance pâteuse

injectionP de classe F très fluide et temps d’utilisation

réel adaptécomblement du vide

résine très fluide et temps d’utilisation réel important. Ces résines étant très diluées, elles présentent une faible résistance




Espacement des évents: e ~ w(mm)*500



Coulis à base de liant hydraulique





Injections en cours +

précontrainte

additionnelle

Principe de l’injection



❑ Quand injecter ? : lorsque l’ouverture de la fissure est maximale : ❖ Cas d’une fissure non structurale : en hiver (en cas d’injection en été risque de

rupture d’adhérence en hiver)❖ Cas d’une fissure active (structurale) : sous chargement et suppression des

gradients thermiques (absence de soleil, arrosage, peinture blanche… (si structure hyperstatique)

❑ Sous quelle pression injecter ? : sous faible pression 0,1MPa : ❖ Le produit d’injection commence par remplir les tubes d’injection❖ Puis, il remplit la fissure principale❖ Ensuite il commence à remplir les fissures secondaires beaucoup plus fines situées

dans la masse de la pièce par capillarité, voire à ressortir à la surface du béton (fuites)

❑ Conclusions :❖ Il faut donc prolonger l’injection gravitairement avec une nourrice sinon le produit

d’injection contenu dans la fissure principale va migrer❖ Cette longue durée d’injection impose le choix d’une résine à DPU importante

(~8h) tenant compte de la température du support et ambiante (refroidissement du produit possible) (Attention la DPU est mesurée en laboratoire)



Contrôle de la température

Contrôle de la dureté shore

Fuite de résine



❑ Chaque fissure doit être identifiée par : son ouverture (W), sa longueur apparente (L), le nombre des évents (n) et la longueur du tube d’alimentation (l) ❑ Pendant l’injection il faut contrôler : ▪ le poids du produit d’injection consommé (mettre le pot d’injection sur une balance) ▪ et la durée de l’opération

Temps Poids (gr) Observations

t0 1500 Début de l’injection

t1 1150 Fin du remplissage des conduits

t2 800 Fin injection sous pression – pose d’une nourrice

t3 650 Fin de l’injection gravitaire

Poids consommé

1150-650


Les techniques de réparationConclusions

Conclusions :

Cet exposé vous a montré que :

• De nombreuses techniques de réparationdu béton, du BA et du BP sont utiliséesdans le génie civil et le bâtiment

• Leur mise en œuvre est souvent délicate car les produits utilisés sont pointus (résines) : DPU labo DPU chantier !

• Il faut respecter rigoureusement leur mode d’emploi !

21/10/2021 29

DUP

température

hygrométrie

D. Poineau - Info-flash du 21 octobre 2021

Je vous remercie pour votre attention

FIN


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