Béton à l'épreuve du feu : quellle réaction ?

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Béton à l'épreuve du feu : quellle réaction ?

Laurent Perrin

Le béton est un matériau qui présente un bon comportement lorsqu'il est soumis à des hautes températures. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est largement utilisé pour la réalisation des structures porteuses des bâtiments et des ouvrages de génie civil. Mais malgré ce bon comportement, face à un incendie, les performances du matériau peuvent être plus ou moins affectées. Le Laboratoire de Recherche et d'Etude sur les Matériaux (LERM) fait le point sur la question.

Lors d'un incendie, les performances du béton peuvent être affectées en fonction de la température maximale atteinte, de la durée de l'incendie et de la composition du matériau, selon la nature des granulats notamment, nous explique le LERM, Laboratoire de Recherche et d'Etude sur les Matériaux. "L'épaisseur dégradée peut varier de quelques millimètres à plusieurs centimètres. Deux types de désordres peuvent généralement apparaître : la chute de la résistance mécanique et l'écaillage de surface".

La chute de résistance mécanique est en relation avec des transformations micro-structurales et minéralogiques qui ont lieu au sein même du matériau : déshydratation de l'ettringite et des silicates de calcium hydratés en dessous de 100°C, transformation de la pâte de ciment qui commence à être importante à partir d'environ 300°C (micro-fissuration, décohésions pâte-granulats...), déshydratation de la portlandite vers 500°C, transformation du quartz vers 575°C ou encore décarbonatation de CaCO3 entre 700°C et 900°C.

La chute de la résistance à la compression devient importante à partir d'une température de l'ordre de 300°C. La résistance à la traction et le module d'élasticité décroissent de manière assez continue, dès les faibles températures. "L'éclatement du béton est un phénomène encore à l'étude, précisent les scientifiques du LERM. Il concerne plus particulièrement les bétons compacts. Il serait dû au développement de pressions de fluides dans la porosité de la pâte de ciment et des granulats et à des contraintes liées à des gradients thermiques". Des études ont démontré que l'adjonction d'une certaine quantité de fibres de polypropylène permettait de maîtriser ce phénomène.

Après un incendie, un maître d'ouvrage se préoccupe souvent de l'état de conservation de la structure, en particulier, l'étendue de la zone fragilisée, afin de procéder à une réparation de la structure. Différents moyens de caractérisation sur site et en laboratoire peuvent alors être mis en œuvre : mesure de la dureté de surface au scléromètre, mesure de vitesse de propagation des ultrasons, mesure de la résistance à la compression sur carottes, examen au microscope électronique à balayage (MEB), analyse thermogravimétrique ou encore un examen de la microfissuration du béton.