Technologie et Concepts Sika pour les Imprégnations Hydrophobes

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1 Technologie et Concepts Sika pour les Imprégnations Hydrophobes

2 Qu est-ce qu une Imprégnation Hydrophobe et comment cela fonctionne? Une imprégnation hydrophobe est un système de protection appliqué en surface d un support minéral, qui ne forme pas de film et qui peut augmenter de façon significative la durabilité de cette structure. Étant donné la petite taille de la couche mono-moléculaire, l aspect esthétique du support n est pas ou très peu affecté. Comparées aux systèmes de revêtement formant un film, les imprégna- tions hydrophobes tapissent les parois internes des pores et des capillaires de la surface sans les obturer. Les traitements par imprégnation hydrophobe modifient la tension de surface des substrats minéraux tel que béton, pierre et brique ; cela produit une surface hydrophobe qui repousse l eau et les sels agressifs solubles comme les chlorures et les sulfates. Pore ouvert pour diffusion de la vapeur d eau Effet hydrophobe R R Si Si O O O O O O Forte adhésion au substrat Effet hydrophobe La tension de surface d un substrat minéral non traité est plus importante que celle de l eau liquide. De fait, l attraction de l eau par le substrat est plus forte que l interaction des molécules d eau : ainsi le support absorbe l eau. Forte adhésion au substrat Le réseau de résine silicone ainsi créé ressemble beaucoup à la structure moléculaire du quartz, la seule différence étant le groupe organique «R» responsable des propriétés hydrofuges. La ressemblance entre ces structures chimiques permet d expliquer la liaison extrêmement durable avec la plupart des substrats minéraux. θ Support hydrophile θ 0 La présence d une imprégnation hydrophobe dans les pores et en surface du substrat réduit sa tension de surface de manière significative. L attraction inter-moléculaire des molécules d eau est alors beaucoup plus importante que l attraction de l eau par le substrat : de ce fait, la surface repousse l eau. θ Résine de silicone Quartz O R R O O - Si - O - Si - O - Si - O - Si - R R O O O - R - Si - O - Si - O - Si - O O R R - Si - O - Si - O - Si - O - Si - O O O O - Si - O - Si - O - Si - O - Si- O O O O - O - Si - O - Si - O - Si- O O O - Si - Support hydrophobe θ 180

3 Pourquoi utiliser une Imprégnation Hydrophobe? Généralement, dans les bâtiments et structures de génie civil, il y a lieu d empêcher les pénétrations d eau afin de prévenir les détériorations et les dommages. Ces derniers peuvent avoir des conséquences néfastes sur l utilisation et la durabilité de l ouvrage. La pénétration d eau peut en effet apporter dans les supports, des agents solubles agressifs tels que sels, chlorures, sulfates... Il y a ainsi différentes raisons d utiliser une imprégnation hydrophobe. Durabilité de l ouvrage s Pour éviter des dommages supplémentaires sur le support dus à une attaque de gel/ dégel, à une réaction de gonflement interne (RAS, RSI,...) en empêchant les infiltrations d'eau. s Pour empêcher les détériorations supplémentaires des barres d armature internes du béton, en limitant sa teneur en eau et les infiltrations de chlorures et d'autres sels agressifs dans la structure. s Pour accroître le niveau de protection de surface : l imprégnation hydrophobe est utilisée en tant que primaire sous un revêtement et constitue ainsi une double protection (p. ex. en cas de fissures ou de défauts dans le revêtement). Esthétique et Confort Silos, Chimney and Cooling Towers s Pour protéger la structure sans changer l aspect visuel (p. ex. pour les monuments classés) s Pour limiter l apparition des efflorescences ou des dommages dûs aux sels s Pour réduire le développement de micro-organismes en surface (algues, mousses, lichens, etc.) s Pour réduire les effets de la pollution (noircissement, tâches, salissures, etc.) s Pour améliorer l isolation thermique en asséchant efficacement les murs extérieurs 2 I 3

4 Technologies et Caractéristiques Les imprégnations hydrophobes sont généralement à base de silanes, de siloxanes, de siliconates ou d un mélange de ces produits. Étant données leurs compositions chimiques, chaque technologie a ses propres caractéristiques, ce qui conduit à une large gamme proposant des caractéristiques et des propriétés différentes. Le tableau ci-dessous présente une vue d ensemble des principales différences entre ces 3 technologies. Technologie des produits Silane Siloxane Siliconate Structure moléculaire s Petite (taille: ~ 0,4 à 1,5 nm) s Moyenne à grande (taille: ~ 3 à 30 nm) s Petite (taille: ~ 0,3 à 0,6 nm) Polarité Non polaire Non polaire Polaire Pénétration s Haute (grâce à la petite taille des molécules) s Plus faible (du fait de la taille plus importante des molécules) s Très faible (car les supports sont également polaires et s opposent à la pénétration) Type de produit s Dispersion aqueuse s A base de solvant s Env. 100% de matière active s Soluble dans l eau s A base de solvant s Dispersion aqueuse Caractéristiques s Résistant aux alcalis s Forte volatilité s Forte mobilité s Haute concentration s Pas de noircissement du support s Résistant aux alcalis s Effet perlant (effet hydrofuge) s Non résistant aux alcalis s A besoin de CO 2 pour réagir s Effet perlant (effet hydrofuge) Types de supports Béton et mortier Béton et mortier Briques Briques Pierres naturelles et artificielles Pierres naturelles et artificielles Tuiles Tuiles Note : Les informations ci-dessus et sur la page suivante sont données en considérant chaque technologie et ne correspondent pas à des performances de produit. Celles-ci varient suivant les chimies utilisées, leur concentration et éventuellement des mélanges ainsi que du solvant utilisé (aqueux ou organique).

5 Critères de performance et Technologies appropriées Technologie des Produits Pour la durabilité: Silane Siloxane Siliconate Profondeur de pénétration *** ** - Augmentation de la résistance au gel/dégel et aux sels de déverglaçage *** ** - Résistance aux alcalis *** *** - Réduction de la pénétration des agents agressifs (chlorures, sulfates, etc.) *** ** ** Réduction de la corrosion des barres d armatures internes du béton *** ** - Pour l esthétique: Risque de noircissement du support *** ** *** Risque d efflorescence *** *** ** Protection contre le développement de mousses et d algues ** *** *** Résistance aux UV Effet perlant (effet hydrofuge) Réduction des salissures *** *** *** ** *** *** ** *** *** Pour l application: Volatilité de la substance active Grand pouvoir de pénétration Sensibilité à la pluie à court terme Applicabilité sur supports humides Coût du produit ** *** *** *** ** ** *** *** - *** ** - ** ** *** Légende: *** Meilleure technologie pour ce critère, ** Bonne technologie pour ce critère, Technologie non recommandée pour ce critère 4 I 5

6 Normes et Spécifications (Exemples) Europe : D après la norme européenne NF EN 1504 partie 9, les imprégnations hydrophobes peuvent être utilisées sur des structures en béton armé ou non pour : s Protection contre les risques de pénétration (Principe 1, Méthode 1.1), s Contrôle de l humidité (Principe 2, Méthode 2.1), s Augmentation de la résistivité (Principe 8, Méthode 8.1) Les imprégnations hydrophobes doivent respecter les exigences de la Norme européenne NF EN 1504 partie 2 en matière de durabilité et de protection. Faible profondeur de pénétration (Classe I) Les principales caractéristiques de performance pour toutes les utilisations envisagées sont : s Profondeur de pénétration dans un type particulier de béton s Absorption d eau comparée à un béton non traité et résistance aux alcalis s Taux de dessication (vitesse de séchage) En outre et selon les conditions climatiques et d exposition, la résistance aux cycles de gel/dégel avec sels de déverglaçage est une exigence supplémentaire de performance. Forte profondeur de pénétration (Classe II) Amérique du Nord Aux États-Unis, plusieurs normes et directives (NCHRP 244, Federal Specification SS-W-110C, etc.) définissent les différents critères que les produits d imprégnation hydrophobe doivent respecter: Par exemple: Selon la norme du National Council Highway Research Program : s Réduction de l absorption d eau par rapport à un échantillon non traité s Réduction de la diffusion des ions chlorures par rapport à un échantillon non traité. Essai d absorption capillaire Au Canada, il existe également des spécifications de performance concernant les imprégnations hydrophobes, comme le Alberta Standard B388 et le Quebec Department of Transport MTQ Standard 3601 : Par exemple: Dans la norme B388 de l Alberta, les exigences suivantes sont définies: s Réduction de l absorption d eau après abrasion de la surface s Réduction de l absorption d eau après une exposition aux alcalis s Transmission de vapeur d eau minimale comparée à un échantillon non traité Essai de diffusion de la vapeur d eau

7 Critères Spécifiques selon les Types de Structures Ponts Critères Principaux s Forte pénétration de l imprégnation hydrophobe s Réduction de l absorption d eau s Réduction de la diffusion des ions chlorures s Forte résistance aux cycles gel/dégel et aux sels de déverglaçage s Résistance aux UV Technologie recommandée : à base de Silane (liquide ou crème) Ouvrages de Génie Civil et Industriels Critères Principaux s Forte pénétration de l imprégnation hydrophobe s Réduction de l absorption d eau s Forte résistance aux cycles gel/dégel s Résistance aux UV Technologie recommandée : à base de Silane ou de Siloxane (liquide ou crème) Structures maritimes Critères Principaux s Forte pénétration de l imprégnation hydrophobe s Réduction de l absorption d eau s Réduction de la diffusion des ions chlorures s Résistance aux UV Technologie Recommended recommandée Technology: : Silane à base based de Silane (liquid (liquide or cream ou crème) type) Bâtiments Critères Principaux s Réduction de l absorption d eau s Réduction de l efflorescence s Réduction des salissures s Résistance aux UV Technologie Recommended recommandée Technology: : Siloxane à base de or siloxane Siliconate ou based siliconate (liquide) (liquid type) 6 I 7

8 Le Processus pour assurer la Qualité des Travaux Évaluation Product Evaluation et Sélection and du Selection Produit Pour définir le produit adapté, la consommation nécessaire et la meilleure méthode d application pour différentes structures de béton, des tests d application localisés doivent généralement être effectués sur site. Ensuite, des échantillons sont prélevés sur les zones de test pour analyser et confirmer la performance atteinte, y compris la profondeur de pénétration et la réduction de l absorption d eau à différentes profondeurs. Tous ces résultats (type de produit, rendement au m², méthode d application, etc...) peuvent être utilisés pour définir le ratio coût-performance et donc pour sélectionner le produit le plus approprié. Étude de l état de la structure et du support Application sur les zones de test Confirmation des performances sur des échantillons de béton prélevés Spécifications Finales et Méthodologie d application s Pré-qualification du suport s Estimation du rendement du produit dans différentes zones de test s Sélection de la méthode d application s Sélection de l outil d application le plus adapté s Profondeur de pénétration s Réduction de l absorption capillaire s Réduction de l absorption des chlorures s Choix du Produit / du Matériau s Rendement s Méthodes / Outils d Application Assurance On Site Quality Qualité Assurance sur Site Une fois le produit et les détails d application définis, il convient également de choisir, d appliquer et de contrôler les procédures d Assurance Qualité, pendant et après la mise en oeuvre, afin de vérifier que les critères de performance requis ont été atteints. Données Produit Test de Performance Critère d acceptation Actions correctives s Documents Techniques s N de lot s Conditions climatiques ambiantes sur site s Indice de réfraction sur le produit s Absorption capillaire s Profondeur de pénétration s Conforme aux spécifications s SI NECESSAIRE : application(s) complémentaire(s) s Nouvel essai pour vérifier le respect de la spécification

9 Savoir-faire Sika pour la Protection du béton Fully Combinaison Compatible des and systèmes Complete de protection Protection du Systems béton Les structures de génie civil en béton armé sont généralement conçues pour durer très longtemps. Cependant, à cause des conditions d exposition extrêmes, des dommages potentiels sur le béton et des problèmes liés à la corrosion de des armatures, les maîtres d ouvrage et leurs maîtres d oeuvre relèvent des défis considérables pour atteindre réellement cette durée de vie. Grâce à son expertise et à sa longue expérience, Sika a développé une gamme complète de systèmes de protection du béton répondant à ces problèmes afin d atteindre la durabilité souhaitée. En combinant des imprégnations hydrophobes à la technologie d inhibition de corrosion du Sika FerroGard et/ou à des revêtements de protection, Sika propose des solutions sur mesure et économiques qui protègeront les armatures et la structure en béton. Ces systèmes sont généralement classés sur trois niveaux différents: Système 1: Protection durable du béton Système 2: Protection durable du béton et de l armature Système 3: Protection durable pour conditions sévères Imprégnation hydrophobe Sikagard à forte pénétration s Pour les structures exposées sans défaut apparent du béton (largeur des fissures < 0,3 mm) 1 2 Inhibiteur de corrosion Sika FerroGard Imprégnation hydrophobe Sikagard à forte pénétration s Pour le béton fortement exposé ou affaibli avec un fort risque de corrosion de l armature en acier Inhibiteur de corrosion Sika FerroGard Imprégnation hydrophobe Sikagard à forte pénétration Revêtement de protection Sikagard Utilisation Type Utilisation Type Utilisation Type s Pour le béton fortement exposé, affaibli ou avec un fort risque de fissuration 8 I 9

10 Avantages Complémentaires et Valeur Ajoutée de Sika Les entreprises et les maîtres d ouvrage profitent non seulement des performances des produits mais aussi des valeurs ajoutées apportées par le groupe Sika (avantages complémentaires, assistance, soutien et services que Sika peut fournir à toutes les étapes du projet). Celles-ci peuvent inclure : - la participation et l assistance pour l étude de l ouvrage, - son estimation et son diagnostic, - la conception et la spécification du système de protection le mieux adapté, - la rédaction d une Méthodologie d application pour les entrepreneurs avec formation complète sur site, - des conseils sur la consommation optimisée des produits et sur les outils de mise en oeuvre, - la participation à l établissement des procédures pour le contrôle et l Assurance Qualité. Notre savoir-faire offre une aide appréciable pour minimiser les coûts initiaux du projet, ainsi que les coûts de maintenance inhérents à la durée de vie de l ouvrage. Une longue expérience - depuis 100 ans Savoir-faire et compétence au niveau international Garanties Sika - pour un partenariat de confiance Compatibilité des systèmes Sika solutions et systèmes innovants pour la durabilité des structures Ingénierie d application Assistance Sika à tous les stades du projet Un fournisseur unique pour une gamme complète de solutions Ingénierie d application des imprégnations hydrophobes - pour optimiser les coûts globaux du projet

11 Exemples de la Valeur Ajoutée de Sika Systèmes Complets de Protection Durable pour le Béton Apparent Les structures en béton armé doivent être protégées contre les dégradations physiques ou chimiques du béton afin d empêcher la corrosion des armatures en acier et ceci, souvent sans modifier l esthétique et l aspect de la surface. Grâce à l inhibiteur de corrosion applicable en surface, Sika FerroGard -903+, Sika propose une solution de protection des armatures en acier pour limiter le développement de la corrosion y compris dans des environnements contaminés par des chlorures. En le combinant avec une imprégnation hydrophobe complémentaire Sikagard, Sika propose une protection sur mesure, invisible et durable de la surface du béton et des armatures en acier. Avantages du Système : s Protection à long terme sans modification visible de l aspect de la structure s Solutions de protection économique du béton et des armatures en acier s Systèmes et Produits testés et validés Compatibilité Totale des Systèmes - Garantie L efficacité des revêtements rigides de protection est réduite quand : s de nouvelles fissures apparaissent s des fissures existantes sont actives s ceux-ci sont appliqués sur des surfaces présentant des défauts qui n ont pas été rectifiés par des bouches pores adaptés avant leur application. Pour empêcher les dommages causés par l infiltration d agents agressifs qui en résultent, il est possible d appliquer une imprégnation hydrophobe Sikagard en tant que primaire. Sika a testé et établi la compatibilité des différentes combinaisons de ces produits, (inhibiteurs de corrosion Sika FerroGard, les imprégnations hydrophobes Sikagard et les revêtements protecteurs Sikagard ). Avantages du Système : s Un seul fournisseur apporte l ensemble des produits s Sécurité grâce à la compatibilité totale des produits s Économies par ex. dans les zones où l application de bouches pores est trop difficile ou trop onéreuse, la combinaison d une imprégnation hydrophobe Sikagard et d un revêtement de protection est une solution alternative très économique 10 I 11

12 La Gamme d Imprégnations Hydrophobes Sikagard Description Utilisation Type Sikagard -705 L s à base de Silane (de type liquide) s Sans solvant s Faible teneur en COV s Absorption rapide Sikagard -706 Thixo s Structures en béton s Nouvelles constructions et travaux de réparation s Application possible sur du béton jeune s Également utilisé en primaire pour revêtements s à base de Silane (de type crème) s Fort pouvoir couvrant s Faible teneur en COV s Application efficace Sikagard -704 S s Mélange de Silane/ Siloxane s Absorption rapide s Structures en béton s Nouvelles constructions et travaux de réparation s Application facile en sous-face s Application possible sur du béton jeune s Également utilisé en primaire pour revêtements s Structures en béton s Nouvelles constructions et travaux de réparation s Également utilisé en primaire pour revêtements Sikagard -740 W s A base de Silane s Faible teneur en COV s Structures en béton s Nouvelles constructions et travaux de réparation s Également utilisé en primaire pour revêtements Description Utilisation Type Sikagard -700 S (Conservado SP) s A base de Siloxane s Absorption rapide Sikagard -703 W s A base de Siloxane s Faible teneur en COV s Imprégnation hydrophobe polyvalente s Adaptée à une large variété de supports et de structures (béton, mortier, pierre naturelle, brique, etc.) s Également utilisé en tant primaire pour revêtements s Imprégnation hydrophobe polyvalente s Adaptée à une large variété de supports (mortier, pierre naturelle, brique, etc.) s Également utilisé en tant primaire pour revêtements Conservado s à base de Siliconate s Solution aqueuse s Faible teneur en COV s Imprégnation hydrophobe conçue pour les supports minéraux non-alcalins (brique, mortier agé, pierre naturelle, etc.)

13 Guide de Sélection Pour les structures en béton Produit Aspects environnementaux Durabilité Résistance au gel/ dégel et sels de déverglaçage Profondeur de pénétration Classe II ( 10mm) Classe I (<10mm) Sikagard -705 L ** **** **** **** **** Sikagard -706 Thixo *** **** **** **** **** Sikagard -704 S - *** *** - *** Sikagard -740 W **** ** ** - ** Sikagard -700 S (Conservado SP) - * - - * Pour les autres types de structures Produit Aspects environnementaux Brique Durabilité Pierre naturelle et artificielle Enduit ciment Sikagard -700 S (Conservado SP) - **** **** **** Sikagard -703 W **** **** ** **** Conservado *** * * * Note 1: Pour les structures en brique ou en pierre naturelle, un test préliminaire est toujours recommandé pour vérifier la pertinence d une imprégnation hydrophobe. Note 2: Des précautions sont nécessaires en cas de présence de sels agressifs dans une structure ancienne, car ceux-ci peuvent avoir des effets négatifs : les sels dissous dans la solution interstitielle peuvent cristalliser quand le support va s assécher. Cette cristallisation dans les structures poreuses génère des forces expansives dans le support qui peuvent provoquer des dégâts ou des fissures. Légende : **** Meilleure technologie pour ce critère ** Bonne technologie pour ce critère Technologie non recommandée pour ce critère 12 I 13

14 Ingénierie d Application Optimisation Performance/Coûts L influence des Conditions In Situ La qualité des structures existantes en béton varie selon l âge et l exposition, les méthodes de construction à l origine et la qualité du béton, et leur emplacement. Les coûts des produits et de la mise en oeuvre dépendent du projet lui-même, de l état du support, des exigences techniques, des conditions climatiques et des méthodes d application envisageables etc. C est pourquoi une étude détaillée doit toujours être réalisée pour optimiser l application et réduire les coûts globaux. Le tableau ci-dessous présente l influence des différentes conditions pendant la mise en oeuvre et leurs conséquences. État Influence Conséquence Support : s Béton très dense s Pénétration réduite s Technologie préférée : produits à base de Silane s Utiliser le type crème pour une durée de pénétration plus longue s Consommation plus élevée pour atteindre la profondeur de pénétration nécessaire s Béton très poreux s Pénétration plus profonde s Taux d absorption élevé s Vitesse d application plus élevée s Technologie préférée: produits à base de Silane s Béton humide s Faible pénétration s Consommation plus élevée pour atteindre la profondeur de pénétration nécessaire s Temps d attente important entre couches s Supports autres que le béton Intempéries : s Températures élevées et/ou application par grand vent s Notions d esthétique s Effet perlant s Augmentation de la perte et gaspillage s Évaporation rapide s Technologies préférées: produits à base de Siloxane ou de Siliconate s Utiliser les produits de type crème pour réduire les pertes s Pluie s Risque de lessivage par l eau s Une nouvelle application pourrait être nécessaire Méthode d Application : s Application au pulvérisateur s Application rapide s Application plus rapide mais avec une consommation plus importante s Application manuelle s Application normale s Moins de perte mais avec des coûts plus élevés Type de produits : s Liquide s Risque de plus faible consommation par passe s Plusieurs étapes d application pour atteindre le taux de consommation défini s Type crème s Durée de contact plus longue s Pénétration plus profonde Hygiène et Sécurité : s Moins d étapes d application et travail plus rapide s Meilleur contrôle de l application s Produits à base de solvants s Plus de limitations (H et S) s Ventilation nécessaire pendant l application, ainsi que équipements de protection adaptés s Produits à base aqueuse s Moins de limitations (H et S) s Moins de précautions nécessaires et coûts plus faibles

15 Guide d Application des Produits Sika Une application efficace réduit le coût total : s réduction des pertes s utilisation des outils d application adaptés à l ouvrage, aux conditions In Situ et au type de produit sélectionné Sika fournit des informations détaillées sur toutes les techniques de pose et les outils adaptés pour optimiser les temps et les coûts. Produit Type crème Type liquide Préparation du Support Sikagard -706 Thixo Sikagard -705 L, Sikagard -704 S Sikagard -740 W, Conservado SP Sikagard -703 W, Conservado Application mécanisée (surface importante) Nettoyage à basse pression Jet d eau <18 MPa (<180 bars) Nettoyage à basse pression Jet d eau <18 MPa (<180 bars) Application manuelle (petite surface) Machine de projection de type airless Machine de projection de type airless Brosse professionnelle Rouleaux à poils longs Applications 1-2 applications* 2-3 applications* *Selon les exigences du projet, les conditions climatiques et la consommation visée définie pour atteindre la profondeur de pénétration et les performances requises. 14 I 15

16 Sika, partenaire de vos ambitions Technologie du béton Réparation et protection des bétons Renforcement de structure Joints et collages souples Collages, scellements et calages Revêtements de sols industriels et décoratifs Etanchéité Cuvelage Membranes d étanchéité Services commerciaux 84, rue Edouard Vaillant BP Le Bourget Cedex Tél.: Fax : sikainfo@sika.fr Direction Export DOM-TOM - Océan Indien -Pacifique - Afrique de l Ouest - Djibouti Contact direct : sika-france-export@ fr.sika.com Sika France S.A. Siège social 101, rue de Tolbiac Paris Cedex 13 Avant toute utilisation et mise en œuvre, veuillez toujours consulter la fiche de données techniques actuelle des produits utilisés. Nos conditions générales de vente actuelles sont applicables