Durabilité

Béton armé Durabilité. Formateur Xavier LAUZIN

Formation CTC Alger 2016 Xavier Lauzin

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Cette notion est nouvelle et n’apparaissait pas directement dans le BAEL. Une structure doit être suffisamment durable pour satisfaire aux exigences d’aptitude au service et de stabilité pendant toute la durée d’utilisation définie pour l’ ouvrage. Cette durée peut être garantie par: • Une conception appropriée • Une protection des structures • Un programme de maintenance défini. Elle passe par une définition précise de la protection des ferraillages contre la corrosion. Cette protection est fonction des paramètres suivants:  Compacité du béton  Épaisseur de l’enrobage  Fissuration du béton  Conditions d’environnement.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Durée d’utilisation. La durée d’utilisation de projet est à spécifier dans les Documents Particuliers du Marché. Les valeurs ci-après sont données par l’EC0 à titre d’exemple. L’annexe nationale française a retenu une durée de 25 ans pour les catégories 2 et 3.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Les paramètres intervenant dans les principales pathologies du béton:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Durabilité vis-à-vis des environnements chimiquement agressifs: Le béton armé étant par nature fissuré, il comporte donc des fissures continues, des microfissures et des pores. Sous l’effet de l’environnement extérieur, on assiste à une augmentation de la perméabilité par interconnexion des fissures, des microfissures et des pores. La pénétration des gaz ,de l’eau et des ions agressifs va générer des pathologies par formation de composés gonflants en particulier: •L’attaque des sulfates •L’alcali-réaction •Les cycles gel-dégel •… Les paramètres affectant la durabilité chimique du béton sont:  liés au matériau (composition chimique,(nature physique formulation et propriétés de transfert) liés à l’environnement (nature physico-chimique de l’agent agressif, conditions climatiques, Humidité, température, cycles climatiques, mobilité du milieu agressif)

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction du dosage en dciment du béton.

Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction du rapport E/C: Courbe 1: éprouvette conservée 1 jour dans son moule et 27 jours dans l’eau Courbe 2 : éprouvette conservée 1 jour dans son moule

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction de l’hygrométrie (Balayssac 1992) Courbe 1 : t=20°C et 65% HR (ambiance extérieure) Courbe 2 : t=9°C et 77% HR (ambiance extérieure et sous abri) Courbe 3 : t=9°C et 77% HR (ambiance extérieure sous exposition à la pluie)

Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction de la résistance mécanique du béton (Balayssac 1992) Courbes 1 à 5 : bétons de CPJ-CEM II 32.5 avec des valeurs de fc28 valant respectivement :20, 25, 30,35 et 40 MPa.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon l’EN 206/CN:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon l’EN 206/CN:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon l’EN 206/CN:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon l’EN 206/CN:

Nota: les caractéristiques chimiques mentionnées ne concernent que les sols et les nappes extérieurs aux ouvrages. Elles ne s’appliquent pas par exemple aux effluents des stations de traitement des eaux (FDP 18-011). CTC Alger 2016.

Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon le FDP 18-011:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Classification des bétons selon le FDP 18-011:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

Classe d’exposition selon l’Annexe nationale à l’EN 1992.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Valeurs limites de composition du béton selon l’EN 206/CN

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons coulés en place.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons préfabriqués en usine.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons d’ingénierie.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Conditions d’environnement. Combinaison des classes d’exposition: Pendant sa durée d’utilisation, chaque partie d’ouvrage peut être soumise à plusieurs actions environnementales. Il convient donc de déterminer la combinaison des classes d’exposition en respectant les valeurs limites des exigences les plus sévères.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Classes structurales. Les classes structurales sont définies en fonction de la durée d’utilisation de l’ouvrage. La classe structurale généralement utilisée pour les bâtiments et ouvrages de génie civil (à l’exclusion des ponts) est la classe S4. Elle correspond à une durée d’utilisation de 50 ans pour les bétons conforme au tableaux NAF de la norme EN 206/CN. Les ouvrages d’art sont généralement classés S6 pour une durée d’utilisation de 100 ans et des bétons conformes au Fascicule 65 du CCTG (art. 81.2.2).

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Classes structurales.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. Il est défini comme la distance entre la tangente à l’armature la plus proche de la surface du coffrage et cette surface. L’enrobage des aciers a pour objet: • La transmission des efforts par adhérence • La protection contre les agressions extérieures • La résistance au feu de la pièce.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. L’EC2 définit la notion d’enrobage nominal de la façon suivante: Cnom = cmin +Δcdev = cmin + Δcdev. Où cmin est l’enrobage minimal Δcdev.est la tolérance d’exécution.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. L’enrobage minimal relatif aux conditions d’adhérence est défini par:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. L’enrobage minimal relatif aux conditions de durabilité pour les ouvrages en béton armé est défini par:

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. Nota: • Pour les bâtiments, on retrouve à peu près les enrobages du BAEL • Pour les ouvrages d’art , les enrobages de l’EC2 sont plus importants • L’annexe nationale complète le tableau précédent pour des durées de projets de moins de 25 ans. • Elle attire également l’attention sur le risque de fissuration pour les enrobage supérieur à 50 mm. Exemple d’application: Considérons une poutre isostatique réalisée avec du béton C35/45 mise en œuvre dans un environnement XC3. Détermination de l’enrobage:  Classe structurale: base S4 l’utilisation de béton C35/45 permet de descendre d’une classe: 4-1=3  Détermination de Cmin:le tableau 4.1 donne Cmin=20 mm.  Tolérance (absence de PAQ): Δcdev= 10 mm  Enrobage nominal: Cnom = 30 mm Cette valeur est valable pour toute les barres quel que soit leur diamètre, il conviendra donc de vérifier pour chaque barre ou chaque paquet de barres que l’enrobage minimal relatif aux conditions d’adhérence est satisfait. CTC Alger 2016.

Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. Les classes XF et XA caractérisent les risques supplémentaires et spécifiquement liés aux conditions de gel-dégel (XF1 à XF4) ou aux conditions chimiques (XA1 à XA3). Elles peuvent se superposer aux autres classes quand ces risques existent et ont pour effet de demander des mesures appropriées au niveau de la composition des bétons (cf EN 206 et FDP 18-011). L’enrobage se fait alors à partir des classes restantes. On considère donc 3 grandes familles de classes (XC, XD et XS) pour lesquelles les armatures peuvent être soumises à des risques de corrosion par carbonatation ou par attaque des chlorures des sels de déverglaçage ou marins.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. L’enrobage des armatures vis-à-vis de la condition de durabilité peut être réduit en cas de protection anti-corrosion complémentaire: Détermination des valeurs Δcdur : • Marge de sécurité: valeur recommandée nulle.Δcdur γ=0 • Réduction de l’enrobage: l’enrobage minimal peut être réduit si l’on utilise de l’acier inoxydable, mais la valeur recommandée de la réduction d’enrobage est nulle. Δcdur st=0 • Protection complémentaire: la possibilité de réduire les enrobages dans le cas de mise en œuvre d’une protection complémentaire (imperméabilisation, …) sauf en cas de revêtement adhérent justifiés vis à ,vis de la pénétration des agents agressifs pendant la durée d’utilisation du projet. La valeur recommandée est nulle. Δcdur ad=0 • Parement irrégulier: dans le cas de tel parement, l’enrobage minimal est à augmenter de 5 mm.

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. Détermination des tolérances Δcdev : La valeur recommandé par l’annexe nationale, Δcdev = 10 mm. Cette valeur peut être réduite à 5mm si l’ouvrage fait l’objet d’une procédure d’assurance qualité . Elle peut être ramenée à 0 si les ouvrages font l’objet d’une surveillance instrumentée (éléments préfabriqués par exemple)

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Principes de l ’EN 1992. Notion du durabilité. Enrobage. Ouvrages particuliers:  L’enrobage des radiers coulés contre terre doit être supérieur à 75 mm sauf en cas de présence d’un hérisson drainant auquel cas la valeur est ramenée à 40 mm. L’annexe nationale fixe quant à elle les valeurs suivantes: 65 mm et 30 mm.  Dalles intérieures de bâtiment: la classe environnementale est généralement de type XC1 soit pour une classe structurale S4, un enrobage minimal de 15 mm (tableau 4.1). Pour les dalles intérieures la classe est ramenée à S3, d’où un enrobage de 10 mm. Avec une tolérance de 10 mm, l’enrobage est de 20 mm. La possibilité de diminuer les tolérances permet de ramener cette valeur à 10 ou 15 mm (dito BAEL).  Risque d’abrasion du béton (classe XM): l’enrobage doit être augmenté de 5 mm pour la classe XM1, 10 mm pour la classe XM2, 15 mm pour la classe XM3.  Pour les ouvrages spéciaux tels que parois moulées, pieux forés,…les valeurs de l’enrobage nominal varient entre 40 et 75 mm selon les normes NF EN 1536 et 1538. CTC Alger 2016.