Journées techniques Ouvrages d’Art 2013actions-incitatives.ifsttar.fr/fileadmin/uploads/recherches/semin... · Traitement d’une non conformité : non respect de l’enrobage

Aldéric HAUCHECORNE, CETMEFRonan QUEGUINER, CETE OuestAnthony Soive, CETE OuestBenoit THAUVIN, CETE Ouest

Le 05 juin 2013

Journées techniques Ouvrages d’Art 2013

Dijon, Mercredi 05 et Jeudi 06 juinDijon, Mercredi 05 et Jeudi 06 juin

Protection de surface du béton en environnement mar in

2Journées Techniques Ouvrages d’Art

Dijon – les 5, 6 et 7 juin 2013

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ContexteCorrosion des armaturesPénétration des chlorures issus de l’eau de mer(embruns, éclaboussures, marnage, immersion)

Défi des maîtres d’ouvrages – gestionnaires :- Maintenance des ouvrages existants

Optimisation Application de la bonne technique au bon moment



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Domaines d’application

Pont Oresund entre la Suède et de Danemark

Fonction esthétique

Traitement d’une non conformité : non respect de l’enrobage nominal

Les enrobages conventionnelles calculés ne permettent pas de garantir la durabilité souhaitée

Volonté de réduire les enrobages : eurocode 2 (-∆C dur,add)

Ouvrages neufs

En complément de réparation

Fonction esthétique

Enrobages insuffisants après réparation

Prévenir les risques de piles

Bajoyers d'une forme de radoub à Palerme (Italie)



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Prévention de l’initiation de la corrosion

Objectif :Ralentir / stopper la pénétration des chlorures avant qu’ils n’atteignent une concentration critique au niveau des armatures

Prolonger la durée de vie du béton armévis-à-vis de la corrosion




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ProfondeurProfondeurProfondeurProfondeur

Teneur en ClTeneur en ClTeneur en ClTeneur en Cl----[Cl[Cl[Cl[Cl----]]]]

EnrobageEnrobageEnrobageEnrobage

ClClClClClClClCl--------




[Cl[Cl[Cl[Cl----]]]]critiquecritiquecritiquecritique

T1




6










T2 Risque d’initiation de la corrosion




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T1

à T1 : Application d’une protection de surface


Propose un seuil à 0,10% (%masse béton) :- Protection à titre préventif- Ralentir la pénétration des chlorures avec une peinture ou un revêtement



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T2

T1

à T1 : Application d’une protection de surface




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Protection de surface Catégories de produits

Norme associée : NF EN1504-2 « Système de protection de surface pour béton »

Imprégnation hydrophobe

Imprégnation

Revêtement

- Surface imperméabilisée- Imprégnation à l’intérieur des pores et des -capillaires sans colmatage- Pas de modification de l’aspect du béton- Aucun film déposé à la surface du béton- Composés actifs hydrofuges

- Réduction de la porosité de la surface- Pores et capillaires partiellement ou totalement colmatés- Film fin discontinu à la surface- Liants : polymères organiques

- Couche de protection continue sur la surface- Epaisseur : entre 0,1 et 5,0 mm- Parfois > 5 mm- Liants : polymères organiques, polymères organiques avec ciment, ciment hydraulique modifiépar des polymères



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Performance des produits Guide d’application GA P18-902

Fonction Description

Fonction principale de base

1 Protection contre la pénétration de l’eau, protection vis-à-vis de la vapeur d’eau, protection contre le gaz carbonique (carbonatation)

Fonctions principales optionnelles

2 Protection contre la pénétration des chlorures

3 Protection contre l’écaillage de surface du au gel et aux sels de déverglaçage

4 Résistance à la fissuration

5 Résistance aux réactions de gonflement interne

Fonctions optionnelles complémentaires

6 Résistance au nettoyage à l’eau sous pression

7 Résistance aux pressions d’eau

Pour chaque fonction (1 à 7), définit :Les caractéristiques du produit à évaluerLes essais et normes d’essais associés2 niveaux de performance et les seuils associés



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Extraits du guide d’application AFNOR GA P18-902

Fonction 1 : Protection contre l’eau, la vapeur d’eau, le CO2

Fonction 2 : Protection contre la pénétration des chlorures

Performance des produits



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Problématique Évaluation de la protection de surface

Identification du produit

Premier niveau d’évaluationPorte sur la composition du produit (nature et dosage des constituants, liants et composés organiques notamment) et d’autres propriétés telles que la densité, l’extrait sec, etc.

Performance du produit

Traduit la capacité du produit seul à s’opposer à la pénétration des agents agressifs (dont les chlorures).Gérée par le guide d’application GA P18-902 et par la norme NF EN1504-2

Durabilité du produit

Traduit le comportement du produit vis-à-vis de sa tenue et de son vieillissement : adhérence, décollement, cloquage, fissuration, couleur.Gérée partiellement par le guide d’application GA P18-902 et par la norme NF EN1504-2

Performance de la protection

Résulte de la performance du produit et de sa durabilité et prend en compte le béton d’enrobage.Qualifie l’influence de la protection sur la cinétique de pénétration des agents agressifs (chlorures) dans le béton.Qualifie l’impact de la protection sur la phase d’incubation de la corrosion des armatures



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Problématique Limites des recommandations actuelles (chlorures)

La perte de performance liée au vieillissement des produits n’est pas traitée

On ne traite pas du couple « produit/béton » mais de la performance du produit indépendamment de son support

Critère fort sur un ouvrage en service : seuil de concentration en chlorures au niveau des armatures. Ce critère pourrait ne pas être suffisant …

Pour les ouvrages en service : âge du béton, pollution du support par les chlorures, humidité, effet du marnage et des éclaboussures

Absence d’essai de qualification spécifique à la fonction de protection contre les chlorures

Ouvrages neufs : absence de méthode pour justifier une diminution des enrobages par l’utilisation d’une protection de surface (eurocodes 2 : -∆C dur,add)



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Programme d’étudeObjectifs de l’expérimentation

Évaluer les performances du couple « produits/béton » en terme de la protection contre la pénétration des chlorures

Comprendre le mécanisme de pénétration des chlorures après l’application d’un produit de protection de surface

Évaluer l’influence du support sur la tenue et le vieillissement des produits (pollution par les chlorures, humidité)



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Programme d’étudePrincipe de l’expérimentation

3 produits testés :imprégnation hydrophobe (I), peinture (P), revêtement (RVT),+ témoins : pas de produit (0), résine étanche (RES)

Corps d’épreuve : éprouvettes cylindriques et cubiques (394)

Deux configurations d’application des produits :Sur support sec (S) , sur support humide (H)

Deux configurations de pollution du support :Application sur support pré-pollué ou sur support sain

Deux modes de vieillissement des corps d’épreuve :Marnage (M) ou diffusion (D)



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Programme d’étudeCorps d’épreuve

Éprouvettes cylindriques et cubiques (béton Rc28 = 21 Mpa)



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Programme d’étudeModes de vieillissement

Diffusion « D »

Eau de mer



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Programme d’étudeModes de vieillissement

Marnage « M »

Cycle naturel : 6h / 6hT°C = 20°CHR = 50 à 60%

Eau de mer



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Programme d’étudeEssais

Évaluation visuelle

Mesurage de l’adhérence par traction directe [NF EN1542] - ARR

Perméabilité au gaz [Recommandations LCPC 2010] - PG

Absorption capillaire / Perméabilité [Grandubé, 2007] - ABCA

Détermination du front de chlorures par essai colorimétrique [Méthode LPC n°58] - CO

Détermination des profils de pénétration des chlorures [Grandubé, 2007] - PR



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RésultatsMesurage de l’adhérence par traction directe

Norme NF EN1542



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RésultatsMesurage de l’adhérence par traction directe

Diffusion

IS et IH :Rupture cohésive dans le béton …

PH :Rupture adhésive entre produite et béton

PS :Rupture cohésive dans le béton

RVT : Rupture entre les 2 couches de produits



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Résultats Adhérence Marnage

Niveaux de performance définis dans GA P18-902



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Résultats Adhérence Marnage

Niveaux de performance définis dans GA P18-902



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RésultatsPerméabilité au gaz

RecommandationsLCPC 2010Séchage à 80°CMesure à 2, 4 et 6 bars

Classes de durabilité potentielle (AFGC, 2004)

Très faible Faible Moyenne Élevée Très élevée

Kgaz >1000 300 à 1000 100 à 300 10 à 100 <10



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Résultats Perméabilité au gaz Diffusion



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Résultats Perméabilité au gaz Marnage



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RésultatsEssais d’absorption capillaire

Mode opératoire Grandubé 2007Mesure de Ca(t) et w

Classes de durabilité potentielle

Très faible Faible Moyenne Élevée Très élevée

w >1 0,5 à 1 0,1 à 0,5 0,01 à 0,1 <0,01

Niveau de performance 1

Niveau de performance 2

(GA P18-902)



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Résultats Absorption capillaire Marnage



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Résultats Absorption capillaire Marnage



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RésultatsEssais colorimétriques (front de chlorures)

Méthode LPC n°58



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Résultats Essais colorimétriques Marnage

(0) (I) (P) (RVT) (RES)

Vitesse (mm/mois)

3,1 2,5 2,2 1,3 2,2

Diminution vitesse 20% 30% 58% 30%



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SynthèsePerformance de la protection de surface :Impact sur la durabilité vis-à-vis de la pénétration des chlorures

Diffusion(0)

Témoin(IS) (IH) (PS) (PH) (RVT) (RES)

Kgaz F F (0) F (0) M (+1) M (+1) E (+2) M (+1)

W TF M (+2) M (+2) Non traité M (+2) M (+2) Non traité

Dapp Non traité

Classes de durabilité potentielle :TF : Très FaibleF : FaibleM : MoyenneE : ElevéeTE :Très Elevée

(+ n) : majoration n classe(s) de durabilité potentielle



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SynthèsePerformance de la protection de surface :Impact sur la durabilité vis-à-vis de la pénétration des chlorures

Marnage(0)

Témoin(I) (P) (RVT) (RES)

Kgaz F F (0) M (+1) E (+2) E (+2)

W F TE (+3) M (+1) TE (+3) TE (+3)

Dapp Non traité

Classes de durabilité potentielle :TF : Très FaibleF : FaibleM : MoyenneE : ElevéeTE :Très Elevée

(+ n) : majoration n classe(s) de durabilité potentielle

- Prolongement de la durée de vie (ouvrages anciens)- Réduction de l’enrobage (ouvrages neufs)



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ConclusionsComparaison de 3 gammes de produits d’un même fournisseur pour un objectif recherché de protection contre la pénétration des chlorures

Évaluation de la performance de ces produits en s’appuyant notamment sur le référentiel relatif à la durabilité du béton vis-à-vis de la corrosion (AFG

Vieillissement des produits dans des conditions proches de la réalité (diffusion, marnage)

L’expérimentation a permis de montrer des comportements et des performances très différents entre les produits

L’expérimentation n’a pas permis d’identifier un impact significatif de l’humidité et de la pollution initial (chlorures) du support.



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PerspectivesMise à profit des développements liés aux travaux menés sur l’évaluation des propriétés de transfert des bétons pour l’évaluation de la performance des protections de surface (classes de durabilité potentielle)

Mise au point d’un protocole d’évaluation spécifique qui ne se limite pas à la performance du produit seul

Pour les ouvrages anciens : méthodologie pour évaluer le prolongement de durée de vie apporté par une protection (scénarios de maintenance)

Pour les ouvrages neufs : méthodologie pour justifier :- Une diminution des enrobages par l’utilisation d’une protection de surface (eurocode 2, - Cdur,add)- Un gain de durée de vie

Documents

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