Indicateurs de durabilité essais et seuils - afgc-ra.fr des indicateurs... · NF P 18-459 - Essai pour béton durci - Essai de porosité et de masse volumique. 16 Pesée hydrostatique

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Ministère de l'Écologie, du Développement durable,des Transports et du Logement

Crédit photo : Arnaud Bouissou/MEDDTL

Michaël DIERKENS

CETE de LYON - DLL

15 novembre 2011

Indicateurs de durabilitéessais et seuils

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SOMMAIRE

Indicateurs vis-à-vis de la corrosion des armatures

Confection et préparation des corps d'épreuves

Essai résistivité électrique (ρ)

Essai de migration des ions chloruresCoefficient de diffusion des chlorures (Dapp)

Essai mesure de la porosité accessible à l'eauPorosité à l'eau (Peau )

Essai mesure de la perméabilité au gaz CEMBUREAUPerméabilité apparente aux gaz (Kgaz)

Indicateurs vis-à-vis des réactions de gonflement interne

Indicateurs vis-à-vis du risque lié aux effets du gel

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Corrosion des armatures

Les corps d'épreuves peuvent être issus

Soit :

d'éprouvettes moulées

Confectionnées et conservées conformément à la norme NF EN 12390-2« confection et conservation des éprouvettes pour essais de résistance »

(cylindres 11 x 22)

Confection et préparation des corps d'épreuves

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Les corps d'épreuves peuvent être issus

Soit :

d'éprouvettes prélevées par carottage (carotte de diamètre 100 mm)

Conformément à la norme NF EN 12 504-1« carottage – Prélèvement, examen et essais en compression »

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Découpe des éprouvettes par sciage :

1a 2a 3a

1b 2b 3b

1c 2c 3c

1a 2a 3a perméabilité au gaz1b 2b 3b résistivité électrique et migration des ions chlorures

1c 2c 3c porosité à l'eau

hauteur des corps d'épreuve : 50 mm

10 mm extrêmes à exclure

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Résistivité électrique (ρ)

Principe :

Mesurer la résistivité électrique du corps d'épreuve saturé.

Moins le béton est poreux

Moins il contiendra de liquide

Moins le corps d'épreuve sera conducteur

Plus la résistivité électrique sera grande

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Imprégnation de solution de soude (4 g/l)

- mise sous vide (< 25 mbar) pendant 4 h

- recouvrir les corps d'épreuves avec la solution

- maintenir le vide 68 h pour assurer imprégnation

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- isolé sur ses parties coffrées au moyen d'un ruban adhésif non-conducteur

- placé entre deux éponges reliées aux électrodes de mesure avec une masse de 2 kg au dessus du dispositif

Le corps d'épreuve est ensuite :

Mesure réalisée avec et sans le corps d'épreuve (valeur à vide)

Mesure à vide Mesure avec le corps d'épreuve

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Mesures réalisées à l'aide d'un pont RLC (fréquence 120 Hz)

Calcul de la résistivité électrique (exprimée en Ω.m à 1 Ω.m près)

Résistivité (ρ) = (impédance – valeur à vide) x section / épaisseur

(valeur à 10% près)

Impédance : valeur lue avec le corps d'épreuve

Valeur à vide : valeur lue sans le corps d'épreuve

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Migration des ions chlorure sous champ électrique

Coefficient de diffusion apparent des chlorures (Dapp)

Principe :

Corps d’épreuvee = 50 mm

Cathode Anode

0,5 ou 1 mol/L NaCl + 0,1 mol/L NaOH

0,1 mol/L NaOH

V

Joints

Joints

Cellule amont Cellule aval

Protection étanche

Générateur de tension

Electrode

Protection étanche


Cathode Anode


0,1 mol/L NaOH

V

Joints

Joints


Protection étanche


Cathode Anode


0,1 mol/L NaOH

V

Joints

Joints



Cathode Anode


0,1 mol/L NaOH

V

Joints

Joints


Protection étanche

Générateur de tension

Electrode

Protection étanche

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12

Mesures à réaliser :

- intensité circulant dans chaque cellule de diffusion (à 1 mA près)

- tension aux bornes de chaque corps d'épreuve (à 0,1 V près)

- température de la solution sodée (à 1°C près)

Durée de l'essai :

24 h pour la plupart des bétons classiques mais peut être étendue à plus d'une semaine selon la nature du ciment ou des additions utilisées.


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Exemple de dispositif (LRPC de Saint BRIEUC)


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Fendage des corps d'épreuve en fin d'essai

Application d'une solution de nitrate d'argent sur la tranche

Mesure de la profondeur moyenne de la pénétration des chlorures

Principaux paramètres pour le calcul de D

app:

- profondeur de pénétration,- durée de l'essai,- différence de potentiel



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Porosité accessible à l'eau (Peau)

Principe

Mesurer le pourcentage des vides connectés avec la surface, àl'intérieur de la masse du béton

Préparation des corps d'épreuve

saturation en eau sous vide pendant 72 h

NF P 18-459 - Essai pour béton durci - Essai de porosité et de masse volumique

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Pesée hydrostatique Meaumasse en grammes pesée sous l'eau,

Pesée dans l'air de l'éprouvette saturée d'eau, Mair

Séchage à T = 105°C jusqu'à masse constante(2 pesées espacées de 24 h ne s'écartent pas plus de 0,05%)

Pesée dans l'air de l'éprouvette sèche Msec

Calcul de la porosité accessible à l'eau :Mair – Msec

Peau = x 100Mair – Meau

(valeur donnée en pourcentage à ± 0,75 point)

Porosité accessible à l'eau (Peau)

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Perméabilité au gaz (Kgaz)

Méthode LCPC n°58 projet de norme nationale en cours de finalisation (pr NF P 18 - 463)

Principe :

Soumettre le corps d'épreuve à un gradient de pression de gaz constant avec l'appareil CEMBUREAU

La perméabilité est alors déterminée à partir de la mesure du flux de gaz le traversant.

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Saturation en eau sous vide pendant 72 h

Étanchement du pourtour du corps d'épreuve afin d'assurer un écoulement unidirectionnel du gaz pendant l'essai,

Séchage en étuve ventilée à T= 80 ± 5 °C

Séchage en étuve ventilée à T = 105 ± 5°C jusqu'à stabilisation de la masse

Placer le corps d'épreuve dans la cellule et gonfler la chambre à air à une pression mini de 8 bars

Établir la pression de gaz à 1 bar

Choisir le débitmètre compatible avecle mode opératoire et mesurer le tempsde passage de la bulle de savon.


Perméabilité au gaz (Kgaz)

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Indicateurs vis-à-vis de la corrosion des armatures

Confection et conservation des corps d'épreuves


Essai de migration des ions chlorurescoefficient de diffusion des chlorures (Dapp)


Essai mesure de la perméabilité au gaz CEMBUREAUPerméabilité apparente aux gaz (Kgaz )



PLAN

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Alcali-réaction (RAG)

Indicateurs de durabilité :- bilan en alcalins équivalents de la formule de béton (Na2Oeq)- déformation de gonflement d'éprouvettes de béton évaluée

selon l'essai de performance NF P 18-454.

Principe

La formule de béton à qualifier est testée pendant5 mois dans des conditions accélérant le phénomène

d'alcali-réaction :

- augmentation du taux d'alcalin,

- atmosphère saturée d'humidité,

- température élevée 60°C.

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3 éprouvettes 7x7x28 équipées de plots de mesures en inox,

Mesures de déformations longitudinales au comparateur à échéances régulières

Les valeurs des déformations de gonflement des éprouvettes doivent satisfaire aux

exigences du FD P 18-456.

Alcali-réaction (RAG)

CEM I sans addition minérale : - 3 ou 5 mois selon nature de la roche- gonflement < 0,02%

Autres formulations : - 5 mois- gonflement < 0,02%- critère sur la pente de la courbe de gonflement

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Réaction sulfatique interne (RSI)

Indicateurs de durabilité :- température maximale atteinte au cœur de la partie d'ouvrage- déformation de gonflement d'éprouvettes évaluée selon l'essai

de performance défini par la méthode LPC n°66

3 éprouvettes 11x22 ou 7x7x28

Application d'un traitement thermique en enceinte climatique programmable après la fabrication :

- conditions hydriques proches de la saturation- cycle fonction des données relatives au cycle thermique subi

par le béton en usine ou sur site

Application de deux cycles de séchage et d'humidification- séchage 7 j à 38°C et HR < 30%- immersion pendant 7 j dans de l'eau à 20°C

Mesure des déformations longitudinales pendant 12 mois.

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Indicateurs vis à vis de la corrosion des armatures

Confection et conservation des corps d'épreuves


Essai de migration des ions chlorurescoefficient de diffusion des chlorures (Dapp)


Essai mesure de la perméabilité au gaz CEMBUREAUPerméabilité apparente aux gaz (Kgaz )



PLAN

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Les paramètres à considérer sont à choisir, selon l'intensité du gel et la fréquence de salage, parmi les suivants :

- teneur en air occlus sur béton frais

- facteur d'espacement des bulles d'air

- écaillage

- essai de performance vis-à-vis du gel interne

- résistance à la compression à 28 jours

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facteur d'espacement = demi-distance moyenne entre bulles

Teneur en air = donnée insuffisante

Facteur d'espacement (Lbarre) : ASTM C457

28


29

Comptage :- plaques polies- 2×1500 points

Mesures :- Lbarre- surface spécifique (α)- teneur en air (Ac)


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3 prismes 10×10×40 cm

Cycles :- 300 cycles- amplitude (-18 + 9)°C- 4 cycles / 24 h

Mesures :- déformation longitudinale ∆l/l- fréquence de résonance f1²/f0²

Durée d'essai : 3,5 mois

Gel interne (NF P 18 424 et NF P 18 425)

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NF P 18 424 : essai de gel sur béton durci. Gel dans l'eau – Dégel dans l'eau- gel sévère avec forte saturation en eau du béton

NF P 18 425 : essai de gel sur béton durci. Gel dans l'air – Dégel dans l'eau- gel modéré- gel sévère avec saturation modérée en eau du béton

Gel interne (NF P 18 424 et NF P 18 425)

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4 ½ cubes 15×15×7,5 cm

Cycles :- 56 cycles- amplitude (-20 +20)°C

Durée d'essai : 3 mois

Surface coffrée

Mesures :- récupération des masses écaillées- lavage sur tamis sous eau- séchage- calcul de la masse surfacique écaillée

Écaillage (XP P 18 420)

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caractéristiques bétonG bétonG+S

caractéristiquesdesgranulats adaptées adaptées

type etclasse du ciment CEM I ouCEM II/A et B

sauf CV

CEM I ouCEM II/A (S, D)

PMouESdosage minimal du cimentpour unbéton arméou

précontraint0/20385 kg/m3 (*) 385 kg/m3 (*)

emploi entraîneur d’air obligatoirepourbéton< C50/60

obligatoirepourbéton< C50/60

rapport Eeff/C (C =ciment ou liant recomposépour lesbétonsG)

≤ 0,50 ≤ 0,45

Résistancecaractéristiqueen compression (cylindre) ≥ 30MPa ≥ 35MPa

facteur d'espacementL (ASTM C 457)avec air entraînécompris entre4 et 8%

≤ 250 µm ≤ 200 µm

Ecaillage (XP P 18-420) sans objet ≤ 600 g/m²

allongement relatif (NF P18-424 et NF P18-425) ≤ 400 µm/m ≤ 400 µm/m

rapport descarrésdesfréquencesde résonance(P 18-414)

≥ 75 ≥ 75

caractéristiques bétonG bétonG+S

caractéristiquesdesgranulats adaptées adaptées

type etclasse du ciment CEM I ouCEM II/A et B

sauf CV



précontraint0/20385 kg/m3 (*) 385 kg/m3 (*)

emploi entraîneur d’air obligatoirepourbéton< C50/60

obligatoirepourbéton< C50/60


≤ 0,50 ≤ 0,45

Résistancecaractéristiqueen compression (cylindre) ≥ 30MPa ≥ 35MPa

facteur d'espacementL (ASTM C 457)avec air entraînécompris entre4 et 8%

≤ 250 µm ≤ 200 µm

Ecaillage (XP P 18-420) sans objet ≤ 600 g/m²

allongement relatif (NF P18-424 et NF P18-425) ≤ 400 µm/m ≤ 400 µm/m


≥ 75 ≥ 75

caractéristiquescaractéristiquescaractéristiques bétonGbétonGbétonG bétonG+SbétonG+SbétonG+S

caractéristiquesdesgranulatscaractéristiquesdesgranulats adaptéesadaptées adaptéesadaptées

type etclasse du cimenttype etclasse du ciment CEM I ouCEM II/A et B

sauf CV

CEM I ouCEM II/A et B

sauf CV


PMouES



précontraint0/20dosage minimal du cimentpour unbéton arméou

précontraint0/20385 kg/m3 (*)385 kg/m3 (*) 385 kg/m3 (*)385 kg/m3 (*)

emploi entraîneur d’airemploi entraîneur d’air obligatoirepourbéton< C50/60obligatoirepourbéton< C50/60

obligatoirepourbéton< C50/60obligatoirepourbéton< C50/60



≤ 0,50 ≤ 0,50 ≤ 0,45≤ 0,45

Résistancecaractéristiqueen compression (cylindre)Résistancecaractéristiqueen compression (cylindre) ≥ 30MPa≥ 30MPa ≥ 35MPa≥ 35MPa

facteur d'espacementL (ASTM C 457)avec air entraînécompris entre4 et 8%facteur d'espacementL (ASTM C 457)avec air entraînécompris entre4 et 8%

≤ 250 µm≤ 250 µm ≤ 200 µm≤ 200 µm

Ecaillage (XP P 18-420)Ecaillage (XP P 18-420) sans objetsans objet ≤ 600 g/m²≤ 600 g/m²

allongement relatif (NF P18-424 et NF P18-425)allongement relatif (NF P18-424 et NF P18-425) ≤ 400 µm/m≤ 400 µm/m ≤ 400 µm/m≤ 400 µm/m



≥ 75≥ 75 ≥ 75≥ 75

Seuils en études et convenances

* peut être abaissé à 350 (G) et 370 (G+S) si essais de performance

34

≤ 400 µm/mallongement relatif

(NF P18-424 et NF P18-425)

≥ 75rapport descarrésdesfréquences

de résonance(P 18-414)

àdéterminer

utilisépour le suivi du chantier

facteur d’espacement

≥ 30MParésistance caractéristique en compression (cylindre)

CEM III/A ou Btype de ciment

Béton Gcaractéristiques

≤ 400 µm/mallongement relatif

(NF P18-424 et NF P18-425)

≥ 75rapport descarrésdesfréquences

de résonance(P 18-414)

àdéterminer

utilisépour le suivi du chantier

facteur d’espacement

≥ 30MParésistance caractéristique en compression (cylindre)

CEM III/A ou Btype de ciment

Béton Gcaractéristiques

Cas des CEM III

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