posté par bentafat_rachid

Une nouvelle pathologie du béton : l'ettringite différée

On constate, depuis quelques années, des dégradations progressives de certains ouvrages en béton, attribuées à une réaction sulfatique interne : l'ettringite différée. Le point de l'expert sur cette nouvelle pathologie du béton.

L'origine : les sulfates internes au béton

Depuis quelques années, plusieurs sinistres, concernant, en particulier, des piles ou tabliers d'ouvrages d'art, mais aussi des ouvrages du bâtiment, ont pu être attribués à une réaction sulfatique interne et plus précisément à la formation différée de l'ettringite.

Contrairement aux attaques sulfatiques du béton par l'extérieur (alcali-réactions), qui provoquent une dégradation progressive du béton, de l'extérieur vers le cœur de la pièce, la réaction sulfatique interne affecte l'ensemble du béton.

Survenant dans des configurations spécifiques de paramètres multiples, encore mal connus, ce phénomène provoque un gonflement interne du béton, entraînant une fissuration multidirectionnelle du matériau, peu différente, à vrai dire, de celle de l'alcali-réaction.

Ce phénomène concerne principalement les bétons ayant subi un traitement thermique relativement élevé (étuvage > 65°C) et se rencontre pour des bétons de composition particulièrement sensible et soumis à un environnement favorable à long terme (humidification fréquente). Il semble favorisé par la présence d'alcalins provenant du ciment. Il peut aussi apparaître dans des pièces massives en béton, par exemple des piles d'ouvrages d'art de grandes dimensions, dans lesquelles naissent, du fait de la prise, des températures élevées.

L'origine des sulfates, interne ou externe, est diverse :

origine des sulfates

Composants du ciment

Le ciment PORTLAND est un mélange de silicates et d'aluminates de calcium résultant de la combinaison de la chaux CaO (80%) avec la silice SiO2, l'alumine Al2O3 et l'oxyde de fer Fe2O3 (20%). La chaux nécessaire est généralement apportée par les roches carbonatées (calcaires). La silice, l'alumine et l'oxyde de fer sont fournis par les argiles. Le principe consiste à chauffer dans un four le mélange intime de calcaire et d'argile pour décarbonater le calcaire et faire réagir la chaux ainsi libérée sur les éléments argileux pour obtenir les silicates tri- et bi-calciques (C3S, C2S), les aluminates et les aluminoferrites de chaux (C3A, C4AF). A 1450°C, le produit obtenu est le " clinker " ensuite refroidi. Ce sont les silicates qui, par réaction avec l'eau, donnent les C-S-H, responsables de la prise du ciment : C3S ou C2S à C-S-H + Ca (OH)2 (Ca (OH)2 en excès = portlandite) Pour régulariser la prise du clinker, on y ajoute environ de 3% à 6% de gypse. Les normes françaises NF 15 300 et NF15 301 définissent les diverses catégories de ciment, chaque catégorie étant caractérisée par sa composition et les résistances mécaniques à diverses échéances .

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Les milieux les plus agressifs pour les bétons sont souvent les milieux salins et très souvent les milieux sulfatiques qui représentent donc un risque majeur d'agression chimique pour ces matériaux. Une enquête de l'OCDE réalisée en 1989 indique que l'attaque par les sulfates est la deuxième cause mondiale de dégradations relevées sur 800 000 ouvrages d'art. Néanmoins, il faut souligner que le concepteur dispose actuellement des règles et des spécifications qui permettent de formuler et de mettre en place des bétons permettant d'éviter la plupart des désordres de ce type dans les ouvrages de bâtiment ou de génie civil

posté par kamel27

merci rachid cette pathologie on peu la nomé le cancer du béton j'ai fais un éxposé sur les pathologies et voila que j'ai pu trouver sur l'ettringite:

4.3.6 L’ettringite différée :

Contrairement aux attaques sulfatiques du béton par l’extérieur, qui provoquent une dégradation progressive du béton, de l’extérieur vers le cœur de la pièce, la réaction sulfatique interne affecte l’ensemble du béton.

Ce phénomène provoque un gonflement interne du béton, entraînant une fissuration multidirectionnelle du matériau, peu différente, à vrai dire, de celle de l’alcali réaction.

Ce phénomène concerne principalement les bétons ayant subi un traitement thermique relativement élevé (étuvage > 65 C) et se rencontre pour des bétons de composition particulièrement sensible et soumis à un environnement favorable à long terme (humidification fréquente). Il semble favorisé par la présence d’alcalins provenant du ciment. Il peut aussi apparaître dans des pièces massives en béton, par exemple des piles d’ouvrages d’art de grandes dimensions, dans lesquelles naissent, du fait de la prise, des températures élevées.

L’ettringite ou sel de Candlot est un trisulfoaluminate de calcium hydraté de formule :

3CaO Al O 3Ca SO 32H

ü L’ettringite dite d’hydratation précoce, non nocive, indispensable pour régules la prise du ciment et se formant au plus jeune age de l’hydratation du ciment par action des sulfates du gypse sur l’aluminate tricalcique.

ü L’ettringite dite tardive ou différée, nocive car provoquant un gonflement et à terme, une désagrégation du matériau durci, les sulfates ayant une origine interne ou externe.

La formation de l’ettringite différée peut schématiquement se résumé comme suit :

1- formation du gypse dit tardif : qui résulte d’une substitution entre la portlandite Ca (OH2) et les sulfates solubles.

2- puis réaction entre le gypse ‘tardif’ et les aluminates de calcium du ciment.

Les mécanismes de l »expansion liée à la formation de l’ettringite différée sont actuellement l’objet d’hypothèses diverses que l’on peut classer ainsi :

-- expansion du fait de l’adsorption d’eau par l’ettringite ‘colloïdale’, qui pourrait manifester un défaut de cristallisation (notion de gel ou de colloïde) du fait de la présence de chaux Ca(OH)2 et , de ce fait, présenter un caractère expansif.

-- expansion par pression de cristallisation de l’ettringite, pouvant atteindre des valeurs très élevées (70MPa à 20MPa par comparaison à la résistance à la traction du béton de l’ordre de 3 à 6MPa).

-- gonflement produit par le phénomène de la double couche électrique, par répulsion entre les particules d’ettringite, chargées négativement, qui perdent progressivement les ions alcalins. Ces forces de répulsion dépendent du PH de la solution interstitielle.

ü Facteurs déterminants de la formation différée de l’ettringite :

La formation différée de l’ettringite n’est susceptible de se produire à long terme que dans certaines conditions spécifiques, que nous pouvons regrouper en 04 groupes à savoir :

Paramètres liés à la température :

Une élévation importante de température, au sein du béton en cours de prise, est favorisée par l’utilisation de ciments fortement exothermique pour l’exécution de pièces massives mais aussi par un dosage en ciment élevé et par une mise en œuvre effectuée durant la période estivale.

Après prise du béton à chaud, un retrait gêné peut se produire en raison des gradients thermiques, lors du refroidissement, induisant de ce fait des contraintes mécaniques qui peuvent conduire à la fissuration des ouvrages. Cette fissuration, en facilitant d’ions et d’eau, constitue un facteur propice à l’accélération des mécanismes nécessaires à la formation différée d’ettringite.

Paramètres liés au ciment :

Le rôle des alcalins du ciment est primordial dans le développement de la réaction. Certains auteurs évaluent le potentiel de réactivité des bétons vis à vis de la formation différée de l’ettringite à partir du rapport SO / Al O (seuil critique fixé à 0.7).

Paramètres liés au béton :

La pathologie s’accroît avec les bétons surdosés en ciment. Comparés aux granulats siliceux, les granulats calcaires augmentent la période d’incubation.

Paramètres liés à l’environnement :

Une des conditions indispensables au développement de la réaction est la présence d’humidité suffisamment élevée. Des cycles humidification-séchage paraissent accélérer la cinétique de la réaction.

En conclusion, cinq à six facteurs concomitants sont nécessaires pour causer la formation différée d’ettringite, ce qui limite vraisemblablement le nombre d’ouvrages actuellement touchés par cette pathologie.

Ø Actions correctives :

Il n’existe pas actuellement de méthodologie de traitement qui soit suffisamment efficace pour réparer durablement les ouvrages atteints de réaction de gonflement interne du béton, voir même pour arrêter l’évolution des désordres.

-Injection des fissures : Les réparations basées sur l’injection des fissures à l’aide de résines époxydes.

- mise en œuvre de revêtements d’étanchéité.

- mise en œuvre d’un renfort à base d’armatures passives ou actives.

- libération des contraintes par sciage des structures.

posté par bentafat_rachid

Le résultat : l'éttringite (minéralogie, mode de formation et d'expension

L'ettringite ou sel de Candlot est un trisulfoaluminate de calcium hydraté de formule :

3 CaO . Al2O3 . 3CaSO4 . 32H20

Sans mettre en évidence l'origine de l'ettringite, en particulier de celle d'origine endogène, mais pour en différencier son échéance de cristallisation, l'AFGC (Association Française du Génie Civil) propose la nomenclature suivante :

* l'ettringite dite d'hydratation précoce, non nocive, indispensable pour réguler la prise du ciment et se formant au plus jeune âge de l'hydratation du ciment par action des sulfates du gypse sur l'aluminate tricalcique ;

* l'ettringite dite tardive ou différée, nocive car provoquant un gonflement et à terme, une désagrégation du matériau durci, les sulfates ayant une origine interne ou externe

La formation de l'ettringite différée peut schématiquement se résumer comme suit :

* formation de gypse dit " tardif " qui résulte d'une substitution entre la portlandite Ca(OH)2 et les sulfates solubles ;

* puis réaction entre le gypse "tardif" et les aluminates de calcium du ciment.

Les mécanismes d'expansion liée à la formation de l'ettringite différée sont actuellement l'objet d'hypothèses diverses que l'on peut classer ainsi :

* expansion du fait de l'adsorption d'eau par l'ettringite "colloïdale", qui pourrait manifester un défaut de cristallisation (notion de gel ou de colloïde) du fait de la présence de chaux Ca(OH)2 et, de ce fait, présenter un caractère expansif ;

* expansion par pression de cristallisation de l'ettringite, pouvant, selon certains chercheurs, atteindre des valeurs très élevées (70 MPa à 240 MPa par comparaison à la résistance à la traction du béton de l'ordre de 3 à 6 MPa) ;

* gonflement produit par le phénomène de la double couche électrique, par répulsion entre les particules d'ettringite, chargées négativement, qui perdent progressivement les ions alcalins. Ces forces de répulsion dépendent du PH de la solution interstitielle.