Le béton d aujourd hui - suite - Yves Dénommé, ing., M.Sc.A

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1 Le béton d aujourd hui - suite - Yves Dénommé, ing., M.Sc.A 71 e congrès annuel de l ACRGTQ 22 janvier 2015

2 2 Plan de la présentation 1. Présentation de l ABQ 2. Histoire moderne du béton 3. Technologies disponibles 3.1 Contrôle de la corrosion 3.2 Bétons autoplaçants 3.3 Bétons anti-lessivage

3 1. Présentation de l ABQ

4 1. Présentation de l ABQ Notre Mission Promouvoir l utilisation du béton prêt à l emploi Mobiliser nos membres et partenaires à adhérer aux bonnes pratiques de l industrie Membres de l ABQ 49 membres producteurs de BPE, soit plus de 160 usines représentant plus de 90% du volume de béton au Québec 40 membres associés (adjuvantiers, laboratoires, cimentiers ) 4

5 1. Présentation de l ABQ Consultez nos bulletins techniques TECHNOBÉTON au 5

6 2. Histoire moderne du béton

7 2. Histoire moderne du béton Rappel Égyptiens: mélange de chaux, d'argile, de sable et d'eau avant notre ère. Romains : chaux + la terre volcanique de Pouzzole mélange faisant prise sous l'eau. 1er siècle de notre ère La technologie du béton romain fut perdue après la chute de l'empire romain jusqu'à la découverte du ciment Portland en 1824 par un maçon anglais, Joseph Aspdin Nommé en raison de sa couleur semblable à celle de la pierre provenant d une carrière de la de la presqu île de Portland en Angleterre, sur la Manche. 7

8 2. Histoire moderne du béton Béton précontraint Première bétonnière : 10 béton armé Introduction des agents entraîneurs d air 1824: Invention du ciment portland Chicago: Introduction berceau superplastifiants du BHP 80 Utilisation fumée de silice Premiers BAP au Japon 90 Apparition des BUHP: 200 MPa Premières générations de polycarboxylates 8

9 3. Technologies disponibles

10 3.1 Protection contre la corrosion

11 3.1 Protection contre la corrosion Béton sain: bonne protection contre la corrosion Béton : milieu très alcalin (ph 13) la protection de l acier. Une mince couche d oxyde, ou film passif (solution solide de Fe 3 O 4 - Fe 2 O 3 g dont l'épaisseur est de 10-3 à 10-1 μm), se forme et protège la barre d armature. béton acier Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 béton acier Film passif Adaptation de W.R. Grace La corrosion des aciers d'armature peut débuter si le film passif est détruit ou si le ph de la solution interstitielle devient trop faible 11

12 3.1 Protection contre la corrosion Les étapes de la corrosion de armatures (1/2) Aux endroits où la couche a été détruite, l'acier se dissous (zone anodique), alors que le reste de la surface encore passivée correspond à la zone cathodique Fe OH - Fe(OH) 2 en présence d oxygène, formation produits gonflants 12

13 3.1 Protection contre la corrosion Les étapes de la corrosion de armatures (2/2) Dépassivation progressive de l'acier par essentiellement: Pénétration des ions chlorure Carbonatation (baisse du ph due au CO 2 ) Propagation de la rouille produite par des réactions d'oxydation à la surface de la barre. Formation produits fortement gonflants (6x) 13

14 3.1 Protection contre la corrosion Règles de l art pour prévenir la corrosion Choisir le bon béton: Bétons exposés aux chlorures: Utiliser un béton de classe C-1 ou C-XL Pour les bétons non-exposés aux chlorures et sujets à la carbonatation: E/L pas trop élevé et bonne cure Respecter l enrobage minimale des aciers d armature 14

15 3.1 Protection contre la corrosion Règles de l art pour prévenir la corrosion: le bon béton Résumé tableaux 1 et 2; CSA A23.1 (2009 vs 2014) Classe exposition Description / Applications E/L max ƒ c min MPa Type cure Perm. Ions Cl - C-XL Béton armé exposé aux chlorures ou autres environnements agressifs, soumis ou non au gel/dégel, performance devrait être supérieure à celle des classes C-1, A-1, S-1 0,40 50 à 56j : <1000 à 56j 2014: <1000 à 90j C-1 Béton armé exposé aux chlorures, soumis ou non au gel et dégel. Tabliers de pont, rampes de stationnement, bassins d eau salée 0, : 35 à 28j 2014 : 35 à 56j : <1500 à 56 j 2014: <1500 à 90 j 15

16 3.1 Protection contre la corrosion Ajouts cimentaires: morphologie et surface spécifique Fumée de silice * m 2 /kg Cendre volante ** 300 à 500 m 2 /kg Laitier de haut fourneau ** 400 à 600 m 2 /kg L utilisation d un ciment composé ou d ajouts cimentaires est nécessaire pour les bétons de classe C-1 ou CX-L Perméabilité aux ions chlorure 16

17 3.1 Protection contre la corrosion Réactivité des ajouts cimentaires: silice amorphe DRX: Cendre volante DRX: Quartz broyé Silice amorphe: pouzzolanique Silice cristalline: non pouzzolanique 17

18 3.1 Protection contre la corrosion Teneur en portlandite* Réaction pouzzolanique: Portlandite (chaux hydratée) + ajout cimentaire CSH Ciment Portland Mélange de ciment Portland 40% de pouzzolane Portlandite (chaux hydratée) CSH (Silicate de Calcium Hydraté) Âge de maturation, en jours CSH * Portlandite = chaux hydratée = hydroxyde de calcium 18

19 3.1 Protection contre la corrosion Règles de l art pour prévenir la corrosion: Enrobage Tableau 17, CSA A

20 3.1 Protection contre la corrosion Mesures additionnelles contre la corrosion Adjuvants inhibiteur de corrosion composé chimique qui, mélangé au béton, empêche le déclenchement et l évolution du processus de corrosion électrochimique à la surface de l armature.(csa A23.1) Remarque: un inhibiteur de corrosion fournit une protection à l'acier d'armature en agissant sur la réaction électrochimique à la surface de l'armature, et ne sont pas directement en agissant sur la perméabilité. 21

21 3.1 Protection contre la corrosion Inhibiteurs de corrosion: nitrite de calcium, Ca(NO 2 ) 2 Les nitrites permettent aux ions ferreux de retrouver un état de passivation aux endroits où le film passif a été détruit. Mode d action Ca(NO 2 ) 2 : 2Fe OH - + 2NO - 2 2NO + Fe 2 O 3 + H 2 O Les nitrites permettent de reformer un film passif, même si la concentration en ions chlorure est supérieur au seuil critique d'initiation de la corrosion. - 22

22 3.1 Protection contre la corrosion Impact de la nature du liant Simulation théorique pour l initiation de la corrosion 25

23 3.1 Protection contre la corrosion Impact de l épaisseur d enrobage Simulation théorique pour l initiation de la corrosion Enrobage 50 mm Enrobage 75 mm Adaptation de Simco Technologies 26

24 3.2 Bétons autoplaçants

25 3.2 Bétons autoplaçants Qu est-ce que le béton autoplaçant (CSA A23.1) Béton autoplaçant (BAP) - Béton extrêmement fluide mais stable qui peut facilement être épandu, remplir les coffrages et enrober l armature, le cas échéant, sans consolidation mécanique et sans subir de séparation importante des constituants. Essai d étalement Généralement compris entre 500 et 800 mm Tolérance: ± 70 mm 28

26 3.2 Bétons autoplaçants Avantages du béton autoplaçant (1/2) Bétonnage de formes complexes ou en présence d une grande densité d armature Mise en œuvre sans vibration Bétonnage plus rapide et optimisation de productivité sur chantier Plus grande fluidité pour un meilleur pompage Source: ACC 29

27 3.2 Bétons autoplaçants Avantages du béton autoplaçant (2/2) Optimisation de la qualité de parement Coulage de murs verticaux de grande hauteur Amélioration des conditions de travail sur le chantier Absence de nuisance sonore liée à la vibration Béton de réparation Source: ACC 30

28 3.2 Bétons autoplaçants Formulation des BAP: 3 écoles de pensée 1. Type riche en fines Volume de pâte élevé Faible E/L 2. Type stabilisé à l aide d un agent modificateur de viscosité Volume de pâte moins élevé, stabilité amenée par le viscosant 3. Type combiné Utilisation d un viscosant combiné à un volume de pâte intermédiaire ciment ciment 31

29 3.2 Bétons autoplaçants Adjuvant modificateur de viscosité substance composée d une longue chaîne de molécules de polymères qui, mélangée au béton, modifie la viscosité (cohésion) du mélange. Ces agents sont généralement utilisés dans le béton autoplaçant ou comme agents anti-lessivage dans le béton coulé sous l eau. CSA A

30 3.2 Bétons autoplaçants Principaux adjuvants modificateur de viscosité. Cellulose Amidon (BAP seulement) Gomme welan Gomme diutan 33

31 3.2 Bétons autoplaçants Modes d action des agents viscosants (1/2) Source: Jolicoeur (UdeS) 34

32 3.2 Bétons autoplaçants Modes d action des agents viscosants (2/2) Source: Jolicoeur (UdeS) 35

33 3.3 Bétons anti-lessivage (bétons coulés sous l eau)

34 3.3 Bétons anti-lessivage Facteurs améliorant la résistance au lessivage: Adjuvant anti-lessivage (modes d action similaires que les agents de viscosité pour BAP) Fumée de silice Affaissement recommandé: CSA A23.1: 190 ± 40 mm MTQ : 200 ± 40 mm Source: W.R. Grace 37

35 3.3 Bétons anti-lessivage Source: Sika Sans agent anti-lessivage Avec agent anti-lessivage 38

36 Conclusion

37 Conclusion Les producteurs de béton ont les outils pour livrer des bétons spécialisés et performants: Adjuvants diversifiés (superplastifiants, réducteurs de retraits, viscosants, régulateurs d affaissement, etc.) Diversité des liants (ciments, ajouts cimentaires et fillers) Évolution des normes Est-ce que l on ose comparer les télévisions des années 60 à celles d aujourd hui? La même réponse s applique aux bétons 40