Chap 4 Réparation Réhabilitation Fin

8/18/2019 Chap 4 Réparation Réhabilitation Fin

1/17

04/03/2016

1

Durabilité des matériaux et

réhabilitation des structures

2015-2016

Chap 4: réparation- réhabilitation desstructures


2/17

04/03/2016

2

Réparations

Options envisageables:Sur la base des conclusions de l’inspection, on sélectionne les interventions les plusappropriées: Laisser l’ouvrage en l’état, Restreindre son usage, Protéger la construction en empêchant ou en limitant tout risque de détériorations

ultérieures, Procéder à des réparations, Consolider la structure, Démolir et éventuellement remplacer la structure ou certains de ses éléments.Facteurs influençant le choix

La sécurité de l’ouvrage, L’origine des désordres et leur évolution,

La faisabilité technique, La nature et l’ampleur des désordres, Les facteurs liés à l’exécution, Les exigences concernant l’aspect extérieur du béton, ....

RéparationsFacteurs influençant le choix

La sécurité de l’ouvrage:

• La sécurité structurale est mise en danger lorsqu’il existe un risque pour la stabilité del’ouvrage ou de ses éléments. Ce risque peut résulter de la corrosion des armatures, d’unedislocation du béton, d’une fissuration sévère, du décollement ou du glissement desappuis.

• La sécurité générale couvre toutes les autres situations comportant un risque pour les

passants ou pour l’environnement (par exemple, chute de fragments de béton).• La méthode de réparation choisie devra garantir à la fois la sécurité structurale et la

sécurité générale, tant avant et pendant les travaux qu’a posteriori.

L’origine des désordres et leur évolution:

Afin de préserver l’ouvrage tout au long de sa durée d’utilisation, il convient d’éradiquer lacause des dégradations. Lorsque cela s’avère impossible ou économiquement injustifié, il y alieu d’en tenir compte dans le programme d’entretien ou de réparation ultérieur.

La faisabilité technique:

Une réparation n’est techniquement envisageable que s’il existe une solution répondant àl’ensemble des exigences posées à la structure.


3/17

04/03/2016

3

Réparations

Facteurs influençant le choix La nature et l’ampleur des désordres:

Elles ont une influence sur le choix de la méthode de réparation:

• la position de la surface endommagée dont dépendra la consistance du mortier deragréage.

• l’épaisseur (profondeur) de la section de béton endommagée : incidence sur lagranulométrie du mortier (diamètre du gros granulat), choix du mortier de ragréage sil’épaisseur à réparer dépasse le niveau des armatures,

• la nécessité de remplacer ou de renforcer les armatures.

Les facteurs liés à l’exécution:

L’utilisation de matériel facilitant l’accessibilité (échafaudages, nacelles élévatrices, ...) , deshoraires de travail inhabituels, représenter un danger pour la sécurité des personnes, générer

des nuisances.... Les exigences concernant l’aspect extérieur du béton:

Lorsque l’aspect extérieur de l’ouvrage doit être conservé (monument classé, bétonarchitectonique, ...), il y a lieu d’adopter des techniques de réparation moins invasives.

Réparations La norme ENV 1504-9 définit les principes sur lesquels doivent reposer la réparation et la protection

du béton ainsi que le traitement et la prévention de la corrosion des armatures.

(renforcement)


4/17

04/03/2016

4

Réparations

Réparations Principes 1 et 2 : Protection contre toute pénétration:

De nombreuses dégradations d’ouvrages sont dues à la pénétration d’agents agressifs liquides ou gazeuxdans le béton. Le principe 1 concerne la prévention de ces agressions et décrit les méthodes pour réduirela perméabilité et la porosité du béton.

Colmatage superficiel des fissurationsRevêtementImprégnation (hydrophobe)

• Une imprégnation hydrophobe est un traitement du béton qui modifie ses propriétés de surface. Lespores et les capillaires ne sont pas remplis. Le principe est de réduire la tension de surface de l'eau etd’empêcher son passage dans les pores sans stopper la diffusion de la vapeur d'eau.

• Une imprégnation est un traitement du béton qui réduit la porosité et renforce la surface. Les pores etcapillaires sont donc partiellement ou totalement remplis. Elle bloque les pores contre toute pénétrationd'agents agressifs.


5/17

04/03/2016

5

Réparations

Principes 1 et 2 : Protection contre toute pénétration:

•

Les consolidants et les hydrofuges n'ont pas d'action directe sur la protection contre lacorrosion des armatures. Mais ils peuvent être utilisés comme traitement complémentaire.

• Une hydrofugation se justifie, si le béton subit une altération liée à un contact avec del’eau liquide provenant de l’atmosphère

Réparations Principes 1 et 2 : Protection contre toute pénétration:

De nombreuses dégradations d’ouvrages sont dues à la pénétration d’agents agressifs liquides ou gazeuxdans le béton. Le principe 1 concerne la prévention de ces agressions et décrit les méthodes pour réduirela perméabilité et la porosité du béton.

Application d’une membranePose de panneaux externesTransformation des fissures en joints

• Les procédés de protection du béton doivent prendre en compte la position et la taille des fissures et des joints dans le béton.

• Les fissures inertes doivent être simplement réparées / colmatées avec un produit adéquat.• Pour remédier au mouvement des fissures, on crée un joint dont la largeur et la position sont étudiées

pour absorber ce mouvement. Les fissures sont ensuite colmatées avec un produit élastique (BET spé)


6/17

04/03/2016

6

Réparations

Principe 3 : Réparation du béton:

Projection de bétonCoulage de bétonApplication manuelle de mortier

• Traditionnellement, les réparations ponctuelles du béton se font par application manuelle de mortier.• Les réparations par coulage sont utilisées quand des éléments complets ou de grandes zones sont

dégradés, et aussi pour les réparations d’éléments porteurs difficiles d’accès avec une forte densité

d’armatures. Propriétés principales: la fluidité et la capacité d’enrobage des armatures.• La projection des mortiers est particulièrement adaptée aux réparations de gros volumes, àl’augmentation d’épaisseur de recouvrement des armatures et aux chantiers d’accès difficile pour lestechniques de coulage ou d’application manuelle.

• Parfois un remplacement est plus économique que la réparation. Il est nécessaire d’assurer la continuitéde la structure et la répartition des charges en utilisant des primaires ou des agents d’adhérence.

Remplacement des éléments

Réparations Principe 3 : Réparation du béton:

1. Piquer le support, brosser ou sabler lesarmatures, coffrer si nécessaire

2. Appliquer généreusement le produit depassivation sur les armatures

3. Humidifier le support à refus la veille dela mise en œuvre4. Préparer le mortier (suivre

scrupuleusement la notice technique)5. Appliquer le mortier en serrant fortement

(attention à l’épaisseur)6. Laisser raffermir puis talocher à la

taloche ou au polystyrène7. Décoffrer et ragréer éventuellement


7/17

04/03/2016

7

Réparations

Principe 3 : Réparation du béton Elimination des zones dégradées

Avant de réparer les zones dégradées (armatures apparentes, éclatements de béton, traces derouille, etc.), les revêtements en place doivent être retirés, sur toute la surface, par un moyenmécanique ou chimique.

● enlever les parties de béton non adhérentes et contaminé par les chlorures ou lacarbonatation.

Réparations Principe 3 : Réparation du béton

Elimination des zones dégradées

Pour traiter les armatures corrodées, il convient de les dégager. Le dégarnissage doit êtreeffectué jusqu’à ce qu’un acier sain apparaisse et la longueur de cet acier doit être dégagéesur toute sa périphérie, un dégagement d’un minimum de 2 cm derrière l’armature, estconseillé.

Nettoyage de la surface : lavage à l’eau sous pression , brossage, aspiration, soufflage…


8/17

04/03/2016

8

Réparations

Principe 3 : Réparation du béton Nettoyage de la surface :

Sablage à pression

Réparations Principe 3 : Réparation du béton

Mortiers:

La réfection des bétons consiste à rétablir l’enrobage des armatures par la mise en œuvre demortier. Ce dernier doit respecter les critères :

• de tenue verticale sans coffrage,

• de montée en résistance rapide et de résistance mécanique supérieure au béton support,• d’adhérence supérieure ou égale à la cohésion du support,

• d’imperméabilité à l’eau et aux agents agressifs,

• de coefficient de dilatation thermique et de module d’élasticité dynamique équivalent aubéton support,

• de bonne protection des aciers.


9/17

04/03/2016

9

Réparations

Principe 3 : Réparation du béton: Béton projeté:

Un béton projeté est constitué d’un mélange de granulats, de ciment et d’eau avec parfois desajouts, projeté grâce à de l’air comprimé, sur une paroi.

Deux techniques de projection, suivant le moment d’introduction de l’eau dans la chaîne :

• par voie sèche avec ou sans pré-mouillage : l’eau est introduite au niveau de la lance,

• par voie mouillée : l’eau est introduite au malaxage du béton.

Le débit de la voie humide est plus faible maiselle produit moins de rebond et donc moins depoussière que la voie sèche.

Réparations Principe 4 : Renforcement structural:

On recourt à un renforcement structurel dans le cas de:

Structures endommagées : -Suite à un événement extérieur (chocs, inondations, séisme ) , Suite à unemalfaçon lors de l’exécution (enrobage insuffisant, armature oubliée ou mal positionnée),Vieillissement de l’ouvrage (carbonatation du béton, oxydation des aciers)

Surcharges supplémentaires : Changement d’usage ou de vocation d’un local (élimination de poteau…), Nouvelles surcharges d’exploitation ( trafic plus important, ajout de machines ou matériel lourd)

Erreurs de conception : (ferraillage insuffisant, sections faibles)

Collage d’une plaque derenforcement

Ajout ou remplacement de barresd'armature incorporées ou externes

• Le dimensionnement et le positionnement des armature doivent être définis par le bureau d'Etudesstructures.

• Les surfaces du béton qui doivent recevoir le renfort externe doivent être soigneusement nettoyées etpréparées. Tout béton de faible qualité, endommagé ou détérioré doit être réparé.


10/17

04/03/2016

10

Réparations

Principe 4 : Renforcement structural:Tissus à base de fibres de carbone pour s’affranchir les difficultés posées par lestôles collées:

Plus légers

Plus résistants

Plus minces

Longueur illimités


Quel que soit le matériau de la structure en place qu’on veut réparer ou renforcer, le nouveau matériauxdoit avoir des liaisons avec lui si on souhaite qu’ils travaillent ensemble.

Ajout d’armatures scellées dansdes trous pré-creusés ou forés

On dispose les tiges dans des trous forés, préalablementnettoyés et remplies d’un mortier de scellement. La mise enplace de la tige assure un bon remplissage du trou par lemortier.


11/17

04/03/2016

11

Réparations

Principe 4 : Renforcement structural:Pour les travaux de réparation en cas de surcharge temporaire, l'injection de matériaux à base de

résine époxydique peut restaurer l'état structural d'origine. Il est possible aussi d’utiliser un renfortprécontraint.

Précontrainte (par post-contrainte)Colmatage des fissures, desvides ou des interstices

Injection des fissures, des videsou des interstices

•

Les fissures doivent être nettoyées et préparées. Ensuite, le système d’injection le mieux adapté peutêtre sélectionné, afin de rétablir l'intégrité structurale du béton.• Lorsque des fissures, des vides ou des interstices inertes sont suffisamment larges, ils peuvent être

remplis par gravité ou en utilisant un mortier de réparation époxy• Précontrainte : avec cette méthode, le système implique l'application d'une force sur une structure afin

de la déformer de telle manière qu'elle résistera à des charges de travail supplémentaires de façon plusefficace ou avec moins de flèche résiduelle. (Note : la post-contrainte est une méthode de précontrainted'une structure sur chantier une fois que le béton a durci).


• Micro-ciment bicomposant• Résine époxydique


12/17

04/03/2016

12

Réparations

Principe 4 : Renforcement structural:

Précontrainte


Chemisage


13/17

04/03/2016

13

Réparations

Principe 4 : Renforcement structural:Remplacement ou ajout d’armatures de béton armé:Si le défaut de capacité portante concerne les armatures de béton armé, le remplacement de certaines deces armatures est envisageable lorsque les actions ont entraîné :

■ une modification de leurs caractéristiques mécaniques (ce peut être la conséquence d’un incendie…) ;

■ leur rupture (ce peut être la conséquence d’un choc…) ;

■ une forte réduction de leur section (ce peut être la conséquence d’une corrosion, d’une érosion…)

conséquences d’un choc de bateausur le tablier d’un pont en béton armé

état avancé de corrosion desarmatures d’une passerelle piétons


Ajout d’armatures de béton armé:


14/17

04/03/2016

14

Réparations

Principe 4 : Renforcement structural:Renforcement par tôles collées :

Mise en œuvre : Préparer le support: surface plane et propre

Préparer la tôle : sablage pour la face à encoller et protection contre la corrosion

Encollage : colle époxy et serrage pour collage efficace

Verrouillage

Contrôle du collage

• Inconvénients Sensibilité des tôles à la corrosion

Contrôle rigoureux

Formation des bulles d’air dans la colle Difficultés de manutention et de transport

Échafaudages et outils appropriés

Possibilités de décollement

Réparations Principes 5 et 6 : Augmentation de la résistance physique et chimique

Ajout de mortier ou de bétonRevêtement Imprégnation

• Des revêtements à base de résine.• Des imprégnations à base de silicate.• Des mortiers hydrauliques ou à base d’Epoxy-ciment.


15/17

04/03/2016

15

Réparations

Principe 7 : Préservation ou restauration de la passivité:La corrosion de l'armature en acier dans une structure en béton armé survient uniquement lorsquedifférentes conditions sont réunies : une perte de passivité, la présence d'oxygène et la présence d'unequantité suffisante d'humidité dans le béton.

Ré-alcalinisation électrochimiquedu béton carbonaté

Remplacement de béton pollué oucarbonaté

Augmentation de l’enrobage parmortier ou béton additionnel

•

Si l'armature ne dispose pas d'un enrobage suffisant, l'ajout de mortier ou de béton permettra de réduirel'attaque chimique (par ex. carbonatation ou chlorures) de l'armature.• En éliminant le béton dégradé et en reconstituant l’enrobage de l'armature, l'acier est de nouveau

protégé par l'alcalinité du milieu.• La ré-alcalinisation par traitement électrochimique est réalisé en appliquant un courant électrique entre

l'armature et un système externe composé d'un treillis-anode intégré dans un réservoir électrolytiqueplacé temporairement en surface du béton.

Réparations Principe 8 : Augmentation de la résistivité électrique

RevêtementImprégnation hydrophobe Imprégnation

• Plus la résistivité est élevée, plus la quantité d'humidité résiduelle dans les pores est faible.Ce qui signifie que le béton armé avec une résistivité élevée présentera moins de risques decorrosion.


16/17

04/03/2016

16

Réparations

Principe 9 : Contrôle des zones cathodiques Ce principe est basé sur la limitation de la pénétration de l'oxygène dans les zones potentiellement

cathodiques pour prévenir la corrosion. Une des solutions est de limiter la teneur en oxygène parl'utilisation d'un revêtement sur l'acier.

Limitation de la teneur en oxygène (au niveau de lacathode) par saturation, ou par revêtement de surface.

•

...

Réparations Principe 10 : Protection cathodique

La protection cathodique réduit le potentiel de corrosion à un niveau où la vitesse de dissolution del'acier est fortement réduite. Ceci peut se faire en créant un courant électrique depuis le béton jusqu'àl'armature, afin d'éliminer les parties anodiques de la réaction de corrosion. Ce courant est fourni parune source externe (protection cathodique par courant induit) ou en créant un courant galvanique enconnectant l'acier à un métal moins noble (anodes galvaniques par ex. le zinc).

Application d'un potentiel électrique

• Dans la protection cathodique par courant induit, le courantest fourni par une source électrique externe et il est répartidans l'électrolyte via des anodes auxiliaires (par ex. treillisplacé au dessus et connecté à l'armature).

• Ces anodes auxiliaires sont généralement intégrées dans lemortier afin de les protéger des dégradations. Pourfonctionner efficacement, le système requiert un mortier àrésistivité assez basse pour permettre un courant de transfertsuffisant.


17/17

04/03/2016

Réparations

Principe 11 : Contrôle des zones anodiquesLes dégradations dues à la corrosion de l'armature surviennent d'abord dans des zones à faiblerecouvrement, particulièrement dans des structures très fortement contaminées aux chlorures.

Application d'inhibiteurs decorrosion dans ou sur le béton

Revêtement de protection del'armature

Revêtement actif de l'armature

•

Les revêtements de protection fonctionnent en isolant totalement l'armature de l'oxygène ou de l'eau.De ce fait ils nécessitent un niveau supérieur de préparation de surface et de contrôle de l'application.• Les revêtements contiennent des composants actifs qui fonctionnent comme des inhibiteurs ou qui

offrent un environnement passif par leur alcalinité.• Les inhibiteurs de corrosion appliqués en surface du béton migrent vers l'armature et forment une

couche de protection. Les inhibiteurs de corrosion peuvent également être ajoutés sous formed'adjuvants au béton ou au mortier de réparation qui est utilisé pour les travaux de réfection.

Réparations Principe 11 : Contrôle des zones anodiques

Les inhibiteurs de corrosion:

Un inhibiteur de corrosion est un composé chimique qui, ajouté en faible concentration au milieucorrosif, ralentit ou arrête le processus de corrosion d'un métal placé dans ce milieu.

migration dans le béton ,fixation sur l’acier,formation d’un film protecteur, inhibition de la

corrosion, recouvrement progressif de l'acier

Préventif: Ajout de l’inhibiteur dès lemalaxage du béton: protection des acierspar prévention. SIKAFERROGARD 903

Curatif: Ajout de l’inhibiteur parpulvérisation ou par peinture: arrêt de lacorrosion. SIKA FERROGARD 901

Documents

Chap 4 Réparation Réhabilitation Fin