Technologie et Concepts Sikapour les Imprégnations Hydrophobes

Qu’est-ce qu’une Imprégnation Hydrophobe et comment cela fonctionne?

Une imprégnation hydrophobe est un système de protection appliqué en surface d‘un support minéral, qui ne forme pas de film et qui peut augmenter de façon significative la durabilité de cette structure. Étant donné la petite taille de la couche mono-moléculaire, l’aspect esthé-tique du support n’est pas ou très peu affecté.Comparées aux systèmes de revêtement formant un film, les imprégna-

Effet hydrophobeLa tension de surface d’un substrat minéral non traité est plus im-portante que celle de l’eau liquide. De fait, l’attraction de l’eau par le substrat est plus forte que l’interaction des molécules d’eau : ainsi le support absorbe l’eau.

Pore ouvert pour diffusion de la vapeur d’eau

Effet hydrophobe

R

Si

OO OForte adhésion au substrat

O O

R

Si

O

Forte adhésion au substratLe réseau de résine silicone ainsi créé ressemble beaucoup à la struc-ture moléculaire du quartz, la seule différence étant le groupe organique « R » responsable des propriétés hydrofuges. La ressemblance entre ces structures chimiques permet d’expliquer la liaison extrêmement durable avec la plupart des substrats minéraux.

Résine de siliconeR O O

O R R

O R R O

OSi Si Si- - - - - -O O O Si- -O R

Si Si Si- - - - - -R O O - O

Si- -

QuartzO O O

O O O O

O O O

Si Si Si- - - - - -O O O

Si Si Si Si- - - - - - -O O O O

Si Si Si- - - - - -

-

-O O O

Si- -

tions hydrophobes tapissent les parois internes des pores et des capil-laires de la surface sans les obturer. Les traitements par imprégnation hydrophobe modifient la tension de surface des substrats minéraux tel que béton, pierre et brique ; cela produit une surface hydrophobe qui repousse l’eau et les sels agressifs solubles comme les chlorures et les sulfates.

La présence d’une imprégnation hydrophobe dans les pores et en sur-face du substrat réduit sa tension de surface de manière significative. L’attraction inter-moléculaire des molécules d’eau est alors beaucoup plus importante que l’attraction de l’eau par le substrat : de ce fait, la surface repousse l’eau.

θ

180°Support hydrophobe θ

θ

Support hydrophile 0°θ

2 3I

Pourquoi utiliser une Imprégnation Hydrophobe?

Généralement, dans les bâtiments et structures de génie civil, il y a lieu d’empêcher les pénétrations d’eau afin de prévenir les détériorations et les dommages. Ces derniers peuvent avoir des conséquences néfastes sur l’utilisation et la durabilité de l’ouvrage.

s Pour protéger la structure sans changer l’aspect visuel (p. ex. pour les monuments classés)

s Pour limiter l’apparition des efflorescences ou des dommages dûs aux sels

s Pour réduire le développement de micro-organismes en surface (algues, mousses, lichens, etc.)

s Pour réduire les effets de la pollution (noircissement, tâches, salissures, etc.)

s Pour améliorer l’isolation thermique en asséchant efficacement les murs extérieurs

s Pour éviter des dommages supplémentaires sur le support dus à une attaque de gel/ dégel, à une réaction de gonflement interne (RAS, RSI, ...) en empêchant les infiltrations d'eau.

s Pour empêcher les détériorations supplémentaires des barres d’armature internes du béton, en limitant sa teneur en eau et les infiltrations de chlorures et d'autres sels agressifs dans la structure.

s Pour accroître le niveau de protection de surface : l’imprégnation hydrophobe est utilisée en tant que primaire sous un revêtement et constitue ainsi une double protection (p. ex. en cas de fissures ou de défauts dans le revêtement).

La pénétration d’eau peut en effet apporter dans les supports, des agents solubles agressifs tels que sels, chlorures, sulfates... Il y a ainsi différentes raisons d’utiliser une imprégnation hydrophobe.

Silos, Chimney and Cooling Towers

Durabilité de l’ouvrage

Esthétique et Confort

Technologies et Caractéristiques

Les imprégnations hydrophobes sont généralement à base de silanes, de siloxanes, de siliconates ou d’un mélange de ces produits. Étant données leurs compositions chimiques, chaque technologie a ses pro-

pres caractéristiques, ce qui conduit à une large gamme proposant des caractéristiques et des propriétés différentes. Le tableau ci-dessous présente une vue d’ensemble des principales différences entre ces 3 technologies.

Technologie des produits

Silane Siloxane Siliconate

Structure moléculaire

s Petite (taille: ~ 0,4 à 1,5 nm)

s Moyenne à grande (taille: ~ 3 à 30 nm)

s Petite (taille: ~ 0,3 à 0,6 nm)

Polarité Non polaire Non polaire Polaire

Pénétration s Haute (grâce à la petite taille des molécules)

s Plus faible (du fait de la taille plus importante des molécules)

s Très faible (car les supports sont également polaires et s’opposent à la pénétration)

Type de produit s Dispersion aqueuses A base de solvants Env. 100% de matière active

s Soluble dans l’eaus A base de solvant

s Dispersion aqueuse

Caractéristiques s Résistant aux alcaliss Forte volatilités Forte mobilités Haute concentrations Pas de noircissement du

support

s Résistant aux alcaliss Effet perlant (effet hydrofuge)

s Non résistant aux alcaliss A besoin de CO2 pour réagirs Effet perlant

(effet hydrofuge)

Types de supports Béton et mortier Béton et mortier

Briques

Pierres naturelles et artificielles

Tuiles

Briques

Pierres naturelles et artificielles

Tuiles

Note : Les informations ci-dessus et sur la page suivante sont données en considérant chaque technologie et ne correspondent pas à des performances de produit. Celles-ci varient suivant les chimies utilisées, leur concentration et éventuellement des mélanges ainsi que du solvant utilisé (aqueux ou organique).

4 5I

Critères de performance et Technologies appropriées

Technologie des Produits

Silane Siloxane Siliconate

Profondeur de pénétration *** ** -Augmentation de la résistance au gel/dégel et aux sels de déverglaçage *** ** -

Résistance aux alcalis *** *** -Réduction de la pénétration des agents agressifs (chlorures, sulfates, etc.) *** ** **Réduction de la corrosion des barres d’armatures internes du béton *** ** -

Risque de noircissement du support *** ** ***Risque d’efflorescence *** *** **Protection contre le développement de mousses et d’algues ** *** ***Résistance aux UV *** *** ***Effet perlant (effet hydrofuge) ** *** ***Réduction des salissures ** *** ***

Volatilité de la substance active ** *** ***Grand pouvoir de pénétration *** ** **Sensibilité à la pluie à court terme *** *** -

Applicabilité sur supports humides *** ** -

Coût du produit ** ** ***

Pour la durabilité:

Pour l’esthétique:

Pour l’application:

Légende: *** Meilleure technologie pour ce critère, ** Bonne technologie pour ce critère, – Technologie non recommandée pour ce critère

‘

Normes et Spécifications (Exemples)

Forte profondeur de pénétration (Classe II)

Faible profondeur de pénétration (Classe I)

Essai de diffusion de la vapeur d’eau

Essai d’absorption capillaire

Europe :

D’après la norme européenne NF EN 1504 partie 9, les imprégnations hydrophobes peuvent être utilisées sur des structures en béton armé ou non pour :s Protection contre les risques de pénétration (Principe 1, Méthode 1.1),s Contrôle de l’humidité (Principe 2, Méthode 2.1),s Augmentation de la résistivité (Principe 8, Méthode 8.1)

Les imprégnations hydrophobes doivent respecter les exigences de la Norme européenne NF EN 1504 partie 2 en matière de durabilité et de protection.

Les principales caractéristiques de performance pour toutes les utilisa-tions envisagées sont :s Profondeur de pénétration dans un type particulier de bétons Absorption d’eau comparée à un béton non traité et résistance aux alcaliss Taux de dessication (vitesse de séchage)

En outre et selon les conditions climatiques et d’exposition, la résistance aux cycles de gel/dégel avec sels de déverglaçage est une exigence supplémentaire de performance.

Amérique du Nord

Aux États-Unis, plusieurs normes et directives (NCHRP 244, Federal Specification SS-W-110C, etc.) définissent les différents critères que les produits d’imprégnation hydrophobe doivent respecter:

Par exemple:Selon la norme du National Council Highway Research Program :s Réduction de l’absorption d’eau par rapport à un échantillon non

traités Réduction de la diffusion des ions chlorures par rapport à un

échantillon non traité.

Au Canada, il existe également des spécifications de performance con-cernant les imprégnations hydrophobes, comme le Alberta Standard B388 et le Quebec Department of Transport MTQ Standard 3601 :

Par exemple:Dans la norme B388 de l’Alberta, les exigences suivantes sont définies:s Réduction de l’absorption d’eau après abrasion de la surfaces Réduction de l’absorption d’eau après une exposition aux alcaliss Transmission de vapeur d’eau minimale comparée à un échantillon

non traité

6 7I

Critères Spécifiques selon les Types de Structures

Recommended Technology: Silane based (liquid or cream type)

Recommended Technology: Siloxane or Siliconate based (liquid type)

Ponts

Critères Principaux

s Forte pénétration de l’imprégnation hydrophobes Réduction de l’absorption d’eaus Réduction de la diffusion des ions chloruress Forte résistance aux cycles gel/dégel et aux sels de

déverglaçages Résistance aux UV

Ouvrages de Génie Civil et Industriels

Critères Principaux

s Forte pénétration de l’imprégnation hydrophobes Réduction de l’absorption d’eaus Forte résistance aux cycles gel/dégels Résistance aux UV

Technologie recommandée : à base de Silane (liquide ou crème)

Technologie recommandée : à base de Silane (liquide ou crème)

Technologie recommandée : à base de siloxane ou siliconate (liquide)

Technologie recommandée : à base de Silane ou de Siloxane (liquide ou crème)

Bâtiments

Critères Principauxs Réduction de l’absorption d’eaus Réduction de l’efflorescences Réduction des salissuress Résistance aux UV

Structures maritimes

Critères Principaux

s Forte pénétration de l’imprégnation hydrophobes Réduction de l’absorption d’eaus Réduction de la diffusion des ions chloruress Résistance aux UV

Le Processus pour assurer la Qualité des Travaux

Pour définir le produit adapté, la consommation nécessaire et la meil-leure méthode d’application pour différentes structures de béton, des tests d’application localisés doivent généralement être effectués sur site. Ensuite, des échantillons sont prélevés sur les zones de test pour analyser et confirmer la performance atteinte, y compris la profondeur

Une fois le produit et les détails d’application définis, il convient égale-ment de choisir, d’appliquer et de contrôler les procédures d’Assurance Qualité, pendant et après la mise en oeuvre, afin de vérifier que les

de pénétration et la réduction de l’absorption d’eau à différentes pro-fondeurs. Tous ces résultats (type de produit, rendement au m², méthode d’application, etc...) peuvent être utilisés pour définir le ratio coût-per-formance et donc pour sélectionner le produit le plus approprié.

critères de performance requis ont été atteints.

Product Evaluation and Selection

On Site Quality Assurance

Évaluation et Sélection du Produit

Assurance Qualité sur Site

s Pré-qualification du suports Estimation du rendement du produit

dans différentes zones de test

s Sélection de la méthode d’application

s Sélection de l’outil d’application le plus adapté

s Profondeur de pénétrations Réduction de l’absorption

capillaires Réduction de l’absorption des

chlorures

s Choix du Produit / du Matériaus Rendements Méthodes / Outils d’Application

Étude de l’état de la structureet du support

Application sur les zonesde test

Confirmation des perfor-mances sur des échantillons de béton prélevés

Spécifications Finales et Méthodologie d’application

s Documents Techniquess N° de lots Conditions climatiques ambiantes

sur site

s Indice de réfraction sur le produit

s Absorption capillaires Profondeur de pénétration

s Conforme aux spécifications s SI NECESSAIRE : application(s) complémentaire(s)

s Nouvel essai pour vérifier le respect de la spécification

Données Produit Test de Performance Critère d’acceptation Actions correctives

8 9I

Savoir-faire Sika pour la Protection du béton

Les structures de génie civil en béton armé sont généralement conçues pour durer très longtemps. Cependant, à cause des conditions d’exposition extrêmes, des dommages potentiels sur le béton et des problèmes liés à la corrosion de des armatures, les maîtres d’ouvrage et leurs maîtres d’oeuvre relèvent des défis considérables pour attein-dre réellement cette durée de vie.Grâce à son expertise et à sa longue expérience, Sika a développé une

Imprégnation hydrophobe Sikagard® à forte pénétration

s Pour les structures exposées sans défaut apparent du béton (largeur des fissures < 0,3 mm)

Inhibiteur de corrosionSika® FerroGard®

Imprégnation hydrophobe Sikagard® à forte pénétration

s Pour le béton fortement exposé ou affaibli avec un fort risque de corro-sion de l’armature en acier

Inhibiteur de corrosionSika® FerroGard®

Imprégnation hydrophobe Sika-gard® à forte pénétration

Revêtement de protectionSikagard®

s Pour le béton fortement exposé, affaibli ou avec un fort risque de fissuration

Utilisation Type Utilisation Type Utilisation Type

1

1 1

1 1

2 2

2

3

2

1

gamme complète de systèmes de protection du béton répondant à ces problèmes afin d’atteindre la durabilité souhaitée. En combinant des imprégnations hydrophobes à la technologie d’inhibition de corrosion du Sika® FerroGard® et/ou à des revêtements de protection, Sika propose des solutions sur mesure et économiques qui protègeront les armatures et la structure en béton. Ces systèmes sont généralement classés sur trois niveaux différents:

3

Système 3:Protection durable pour con-ditions sévères

Fully Compatible and Complete Protection Systems

Système 1:Protection durable du béton

Système 2:Protection durable du béton et de l’armature

Combinaison des systèmes de protection du béton

10

Avantages Complémentaires et “Valeur Ajoutée” de Sika

Les entreprises et les maîtres d’ouvrage profitent non seulement des performances des produits mais aussi des valeurs ajoutées apportées par le groupe Sika (avantages complémentaires, assistance, soutien et services que Sika peut fournir à toutes les étapes du projet).

Celles-ci peuvent inclure : - la participation et l’assistance pour l’étude de l’ouvrage, - son estimation et son diagnostic, - la conception et la spécification du système de protection le mieux

adapté, - la rédaction d’une Méthodologie d’application pour les entrepreneurs

avec formation complète sur site,

Savoir-faire et compétence au niveau inter-national

Garanties Sika - pour un partenariat de confiance

Une longue expérience - depuis 100 ans

Ingénierie d’application des imprégnations hydrophobes - pour optimiser les coûts glo-baux du projet

solutions et systèmes innovants pour la du-rabilité des structures

Un fournisseur unique pour une gamme complète de solutions

Assistance Sika à tous les stades du projet

Compatibilité des systèmes Sika

- des conseils sur la consommation optimisée des produits et sur les outils de mise en oeuvre,

- la participation à l’établissement des procédures pour le contrôle et l’Assurance Qualité.

Notre savoir-faire offre une aide appréciable pour minimiser les coûts initiaux du projet, ainsi que les coûts de maintenance inhérents à la durée de vie de l’ouvrage.

1

2

3

Ingénierie d’application

I10 11

Exemples de la “Valeur Ajoutée” de Sika

Systèmes Complets de Protection Durable pour le Béton Apparent

Les structures en béton armé doivent être protégées contre les dégradations physiques ou chimiques du béton afin d’empêcher la corrosion des armatures en acier et ceci, souvent sans modifier l’esthétique et l’aspect de la surface. Grâce à l’inhibiteur de corro-sion applicable en surface, Sika® FerroGard®-903+, Sika pro-pose une solution de protection des armatures en acier pour limiter le développement de la corrosion y compris dans des environnements contaminés par des chlorures. En le combinant avec une imprégna-tion hydrophobe complémentaire Sikagard®, Sika propose une protection sur mesure, invisible et durable de la surface du béton et des armatures en acier.

Avantages du Système :

s Protection à long terme sans modification visible de l’aspect de la structure

s Solutions de protection économique du béton et des armatures en acier

s Systèmes et Produits testés et validés

Compatibilité Totale des Systèmes - Garantie

L’efficacité des revêtements rigides de protection est réduite quand :s de nouvelles fissures apparaissents des fissures existantes sont actives s ceux-ci sont appliqués sur des surfaces présentant des défauts

qui n’ont pas été rectifiés par des bouches pores adaptés avant leur application.

Pour empêcher les dommages causés par l’infiltration d’agents agressifs qui en résultent, il est possible d’appliquer une imprégna-tion hydrophobe Sikagard® en tant que primaire. Sika a testé et établi la compatibilité des différentes combinaisons de ces produits, (inhibiteurs de corrosion Sika® FerroGard®, les imprégnations hydrophobes Sikagard® et les revêtements protecteurs Sika-gard®).

Avantages du Système :

s Un seul fournisseur apporte l’ensemble des produitss Sécurité grâce à la compatibilité totale des produitss Économies par ex. dans les zones où l’application de bouches

pores est trop difficile ou trop onéreuse, la combinaison d’une imprégnation hydrophobe Sikagard® et d’un revêtement de protection est une solution alternative très économique

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La Gamme d’Imprégnations Hydrophobes Sikagard®

s A base de Siloxanes Absorption rapide

s Imprégnation hydrophobe polyvalentes Adaptée à une large variété de supports

et de structures (béton, mortier, pierre naturelle, brique, etc.)

s Également utilisé en tant primaire pour revêtements

s A base de Siloxanes Faible teneur en COV

s Imprégnation hydrophobe polyvalentes Adaptée à une large variété de supports

(mortier, pierre naturelle, brique, etc.)s Également utilisé en tant primaire pour

revêtements

s à base de Siliconates Solution aqueuses Faible teneur en COV

s Imprégnation hydrophobe conçue pour les supports minéraux non-alcalins (brique, mortier agé, pierre naturelle, etc.)

Description

Description

Utilisation Type

Utilisation Type

s Structures en bétons Nouvelles constructions et travaux de

réparations Application possible sur du béton jeunes Également utilisé en primaire pour

revêtements

s à base de Silane (de type liquide)

s Sans solvants Faible teneur en COVs Absorption rapide

Sikagard®-705 L

s Structures en bétons Nouvelles constructions et travaux de

réparations Application facile en sous-faces Application possible sur du béton jeunes Également utilisé en primaire pour

revêtements

s à base de Silane (de type crème)s Fort pouvoir couvrants Faible teneur en COVs Application efficace

Sikagard®-706 Thixo

s Mélange de Silane/Siloxane

s Absorption rapide

s Structures en bétons Nouvelles constructions et travaux de réparations Également utilisé en primaire pour revêtements

Sikagard®-704 S

s A base de Silanes Faible teneur en COV

s Structures en bétons Nouvelles constructions et travaux de

réparations Également utilisé en primaire pour

revêtements

Sikagard®-740 W

Sikagard®-700 S (Conservado SP)

Sikagard®-703 W

Conservado

1212 13I

Guide de Sélection

Produit Aspectsenviron-

nementaux

Durabilité

Brique Pierre naturelle et artificielle

Enduit ciment

Sikagard®-700 S (Conservado SP) - **** **** ****

Sikagard®-703 W **** **** ** ****

Conservado *** * * *

Pour les autres types de structures

Produit Aspectsenvironnementaux

Durabilité Résistance au gel/dégel et sels de déverglaçage

Profondeur de pénétration

Classe II (≥10mm) Classe I (<10mm)

Sikagard®-705 L ** **** **** **** ****

Sikagard®-706 Thixo *** **** **** **** ****

Sikagard®-704 S - *** *** - ***

Sikagard®-740 W **** ** ** - **

Sikagard®-700 S (Conservado SP) - * - - *

Pour les structures en béton

Note 1: Pour les structures en brique ou en pierre naturelle, un test préliminaire est toujours recom-mandé pour vérifier la pertinence d’une imprégnation hydrophobe. Note 2: Des précautions sont nécessaires en cas de présence de sels agressifs dans une structure ancienne, car ceux-ci peuvent avoir des effets négatifs : les sels dissous dans la solution intersti-tielle peuvent cristalliser quand le support va s’assécher. Cette cristallisation dans les structures poreuses génère des forces expansives dans le support qui peuvent provoquer des dégâts ou des fissures.Légende : **** Meilleure technologie pour ce critère ** Bonne technologie pour ce critère – Technologie non recommandée pour ce critère

1414

Ingénierie d’ApplicationOptimisation Performance/Coûts

La qualité des structures existantes en béton varie selon l’âge et l’exposition, les méthodes de construction à l’origine et la qualité du bé-ton, et leur emplacement. Les coûts des produits et de la mise en oeu-vre dépendent du projet lui-même, de l’état du support, des exigences techniques, des conditions climatiques et des méthodes d’application

envisageables etc. C’est pourquoi une étude détaillée doit toujours être réalisée pour optimiser l’application et réduire les coûts globaux.Le tableau ci-dessous présente l’influence des différentes conditions pendant la mise en oeuvre et leurs conséquences.

L’influence des Conditions In Situ

Support :

s Béton très dense s Pénétration réduite s Technologie préférée : produits à base de Silane

s Utiliser le type crème pour une durée de pénétration plus longue

s Consommation plus élevée pour atteindre la profondeur de pénétration nécessaire

s Béton très poreux s Pénétration plus profondes Taux d’absorption élevé

s Vitesse d’application plus élevées Technologie préférée: produits à base de Silane

s Béton humide s Faible pénétration s Consommation plus élevée pour atteindre la profondeur de pénétration nécessaire

s Temps d’attente important entre couches

s Supports autres que le béton s Notions d’esthétiques Effet perlant

s Technologies préférées: produits à base de Siloxane ou de Siliconate

Intempéries :

s Températures élevées et/ou applica-tion par grand vent

s Augmentation de la perte et gaspillages Évaporation rapide

s Utiliser les produits de type crème pour réduire les pertes

s Pluie s Risque de lessivage par l’eau s Une nouvelle application pourrait être nécessaire

Méthode d’Application :

s Application au pulvérisateur s Application rapide s Application plus rapide mais avec une con-sommation plus importante

s Application manuelle s Application normale s Moins de perte mais avec des coûts plus élevés

Type de produits :

s Liquide s Risque de plus faible consommation par passe

s Plusieurs étapes d’application pour atteindre le taux de consommation défini

s Type crème s Durée de contact plus longue s Pénétration plus profonde

s Moins d’étapes d’application et travail plus rapide

s Meilleur contrôle de l’application

Hygiène et Sécurité :

s Produits à base de solvants s Plus de limitations (H et S) s Ventilation nécessaire pendant l’application, ainsi que équipements de protection adaptés

s Produits à base aqueuse s Moins de limitations (H et S) s Moins de précautions nécessaires et coûts plus faibles

État Influence Conséquence

1414 15I

Une application efficace réduit le coût total :s réduction des pertess utilisation des outils d’application adaptés à l’ouvrage, aux condi-

tions In Situ et au type de produit sélectionné

Sika fournit des informations détaillées sur toutes les techniques de pose et les outils adaptés pour optimiser les temps et les coûts.

*Selon les exigences du projet, les conditions climatiques et la consommation visée définie pour atteindre la profondeur de pénétration et les performances requises.

Guide d’Application des Produits Sika

Type crème Type liquide

Produit

Sikagard®-706 Thixo Sikagard®-705 L, Sikagard®-704 SSikagard®-740 W, Conservado SPSikagard®-703 W, Conservado

Préparation du Support

Nettoyage à basse pressionJet d’eau <18 MPa (<180 bars)

Nettoyage à basse pressionJet d’eau <18 MPa (<180 bars)

Application mécanisée(surface importante)

Machine de projection de type “airless” Machine de projection de type “airless”

Application manuelle(petite surface)

Brosse professionnelle Rouleaux à poils longs

Applications 1-2 applications* 2-3 applications*

09-2

010

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Sika France S.A.Siège social101, rue de Tolbiac75654 Paris Cedex 13

Technologie du bétonRéparation et protection des bétonsRenforcement de structureJoints et collages souplesCollages, scellements et calagesRevêtements de sols industriels et décoratifsEtanchéitéCuvelageMembranes d’étanchéité

Sika,partenaire de vos ambitions

Avant toute utilisation et mise en œuvre, veuillez toujours consulter la fiche de données techniques actuelle des produits utilisés. Nos conditions générales de vente actuelles sont applicables.