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Ce livre comprend 15 chapitres. Le premier chapitre présente le positionnement des bétons vis-à-vis du développement durable. Le livre est ensuite organisé en deux parties. Dans la première partie les bases scientifiques pour la formulation sont présentées (chapitres 2 à 6). La deuxième partie du livre porte sur la durabilité des bétons dans leur environnement (chapitres 7 à 15). 12

La durabilité d un ouvrage est un des points clés du développement durable, car plus elle est importante plus l impact environnemental global diminue. Ce qu illustre cette photo du pont TGV Perpignan-Figueras prévu pour durer au moins 100 ans. 13

L objectif de ce chapitre est de rappeler les bases scientifiques et techniques nécessaires à la compréhension des phénomènes qui interviennent dès lors que l on mélange une poudre de ciment avec de l eau pour conduire à ce qui constituera la phase liante du béton. Après une description du ciment Portland et de ses composés, sont décrits les réactions d hydratation et les caractéristiques des produits formés au cours de ces réactions. Il est aussi montré comment la microstructure de la pâte de ciment durcie se construit par l hydratation et pourquoi le solide formé est poreux. 14

La durabilité du béton est en grande partie fonction de la difficulté qu ont les agents agressifs à pénétrer dans le réseau poreux du béton. Dans ce chapitre est présenté en premier lieu la structure poreuse des bétons constituée de pores capillaires et de pores d hydrates. La perméation et la diffusion ionique des bétons sont ensuite étudiées et les grandeurs associées (perméabilité et le coefficient de diffusion effectif) sont définies. Ces 2 grandeurs permettent de caractériser l aptitude des bétons à résister à l intrusion des agents agressifs et donc de rendre compte des propriétés de transfert du béton. Tout au long de ce chapitre sont présentés des moyens d action pour concevoir des bétons s opposant à la pénétration des fluides. Il est montré notamment l importance de la qualité de la cure comme illustré par la figure ci-dessus. 15

La stabilité chimique des hydrates est fonction des conditions dans lesquels ils se trouvent. Elle peut être évaluée à partir d une approche thermodynamique qui permet de connaître les états d équilibre à partir de l analyse de la solubilité des phases solides dans l environnement considéré. L aspect cinétique de la stabilité ou de la transformation des hydrates dans le béton est principalement estimé à travers une approche de transport de réactif qui met en jeu les lois classiques de transport de masse. Deux exemples : attaque par l eau pure (voir figure ci-dessus) et attaque sulfatique externe sont présentés et illustrent les possibilités offertes par la modélisation pour décrire les dégradations du béton par des attaques chimiques. 16

Les déformations différées des bétons d origine physico-chimique comme le retrait ou mécanique comme le fluage sous contrainte peuvent mettre en cause la durabilité des ouvrages. Depuis le célèbre épisode du sauvetage du pont sur le Veurdre par Freyssinet (à lire dans le livre) nous savons que le béton est sujet à des déformations différées. Ce chapitre passe en revue les causes de ces déformations différées (retrait endogène (ou d autodessication), le retrait de séchage (ou de dessication), le fluage endogène (ou fluage propre) et le fluage de séchage (ou de dessication) et met en évidence les paramètres qui les gouvernent. Ce chapitre aborde aussi l aspect de l évaluation expérimentale et la prise en compte de ces phénomènes dans les calculs de structure. 17

Maîtriser la fissuration au jeune âge du béton est un problème industriel pour les structures massives, celles pour lesquelles les déformations sont gênées (voir photo ci-dessus), celles qui présentent des variations importantes d épaisseurs et celles à grandes surfaces libres. Le but de ce chapitre est donc de décrire les processus thermiques et hydriques qui génèrent les variations dimensionnelles dans les pièces en béton (ressuage, retrait plastique, retrait endogène et retrait thermique), de donner les lois de comportement et les valeurs des paramètres qui entrent en jeu. 18

Les ouvrages en béton disposent aujourd hui d un nouveau support normatif très complet, constitué de normes européennes et de référentiels français qui se complètent de manière cohérente et permettent in fine de mieux appréhender et de mieux maîtriser la durabilité des structures en béton. 19

Alors que l approche prescriptive est basée sur des obligations de moyens, l approche performantielle repose sur l utilisation d outils pour appréhender la durabilité du béton comme les indicateurs de durabilité, des essais de performance sur béton, des modèles de durabilité (déterministes ou probabilistes). Dans ce chapitre ces outils sont présentés et quelques exemples d ouvrages exceptionnels, comme le pont de Rion-Antirion en Grèce où ces outils ont été utilisés, sont exposés. 20

La corrosion des armatures à la suite de la carbonatation du béton d enrobage et/ou de la pénétration des chlorures est la principale cause de dégradation des ouvrages. Le processus de corrosion qui est un phénomène électrochimique ainsi que l influence de certains paramètres (additions minérales, conditions de cure, porosité (voir la figure ci-dessus qui montre que la profondeur de carbonatation est plus grande dans le béton courant (photos du haut) que le BHP (photo du bas) ) sont tout d abord décrits de manière détaillée. Ensuite sont présentés des modèles de prédictions, les recommandations pour améliorer la durabilité des ouvrages en béton armé, des méthodes de diagnostic et enfin des mesures préventives. 21

L action des cycles de gel-dégel peut produire deux types de dégradation : de la fissuration interne et de l écaillage de surface en présence de sels fondants. Ce chapitre s attache à dresser un état de l art des connaissances actuelles sur le sujet et propose des recommandations pour la réalisation de bétons durables au gel. Les mécanismes fondamentaux responsables des dégradations associées aux cycles de gel-dégel sont décrits en mettant en évidence l influence des différents paramètres impliqués dans la fissuration interne et l écaillage de surface, associée à l utilisation des sels de déverglaçage. Une seconde partie s attache à analyser l entraînement d air dans les bétons qui reste globalement la meilleure parade pour formuler des bétons résistants aux cycles gel-dégel sévères et à l écaillage. L aspect normatif est ensuite abordé en mettant l accent sur les textes européens et français mais également canadiens. 22

Ce chapitre traite des réactions d origine interne au béton qui se produisent sans apport d agents agressifs dans des conditions d humidité élevée : les réactions alcali-silice et sulfatique interne. Les mécanismes à l origine de ces réactions de gonflement interne, les facteurs influant, et les recommandations pour prévenir les désordres y sont exposés de manière détaillée. 23

L attaque chimique du béton résulte essentiellement des réactions de dissolution/précipitation qui se produisent lorsque les éléments agressifs, par diffusion ionique ou par perméation de la solution, viennent en contact avec les hydrates calciques du ciment. Les principaux milieux agressifs (eau pure, acides, sulfates, eau de mer, eaux usées) ainsi que les mécanismes d attaque qui leur sont associés sont passés en revue dans ce chapitre (voir représentation schématique des différents processus d attaque par l eau de mer ci-dessus). Des recommandations pour concevoir des bétons chimiquement résistants ainsi que les normes et règles en vigueur en Europe y sont aussi présentées. 24

Dans ce chapitre sont tout d abord présentés les deux types de dégradations associées à l action du feu sur le béton : la perte de résistance mécanique et le détachement de matière. Puis sont rapportées les connaissances de base qui permettent de comprendre le comportement du béton face aux hautes températures. Ensuite, sont détaillés les effets sur la tenue au feu des différents paramètres de formulation des bétons (granulats, additions minérales, fibres (l action positive des fibres est illustrée ci-dessus) ). Cette partie est construite à partir d une expérience française dont les résultats sont confrontés aux données de la bibliographie. Et enfin, sont données les références aux normes et recommandations. 25

Les deux derniers chapitres de ce livre présentent des solutions spécifiques apportées par les ciments d aluminates de calcium (chapitre 14) et par les ciments prompts naturels (chapitre 15). Les bétons d aluminates de calcium présentent de bonnes résistances aux agressions chimiques et permettent une mise en œuvre rapide. L hydratation des ciments d aluminates de calcium (dont le phénomène de conversion) et les propriétés de durabilité spécifiques des bétons alumineux sont traités dans le chapitre 14. 26

Dans le cas du ciment prompt naturel (CNP) c est sa composition minéralogique spécifique (un liant bélitique activé par les aluminates) qui confère aux bétons de CNP une prise rapide et une bonne durabilité aux agressions chimiques. Dans ce chapitre sont traités les caractéristiques du CNP, la durabilité des bétons de CNP et les règles d utilisation. 27

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