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RÉSUMÉ
La réaction sulfatique interne par formation différée d'ettringite a été découverte dans des éléments préfabriqués étuvés. Depuis quelques années seulement, elle a été identifiée comme responsable de désordres susceptibles d’endommager des structures coulées en place dont le béton a atteint des températures élevées. Cet article présente tout d’abord les mécanismes de cette réaction, et les différents types d’ettringite. Sur la base de la description des désordres, il décrit ensuite la pathologie et la gestion des ouvrages malades, puis la prévention qu’il convient de mettre en place. Des recherches fondamentales et appliquées sont encore nécessaires pour améliorer les connaissances actuelles.
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Bruno GODART : Directeur technique Ouvrages d'Art au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
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Loïc DIVET : Chef de la division Physico-chimie des Matériaux au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
INTRODUCTION
La réaction sulfatique interne (RSI) par formation différée d'ettringite est une cause de désordres susceptibles d'endommager sévèrement des ouvrages en béton.
Les premiers cas sont apparus à l'étranger, à partir de 1987, dans certaines pièces préfabriquées qui avaient été soumises à un traitement thermique inadapté à la formulation et à l'exposition du béton (comme, par exemple, des traverses de chemin de fer).
Ce phénomène a été observé en France, à partir de 1997, sur des ponts dont le béton avait été coulé en place. Il s'agit essentiellement de parties d'ouvrages massives (piles, chevêtres sur piles ou culées, etc.) en contact avec l'eau ou soumises à une forte humidité.
À la différence des réactions sulfatiques plus classiques, où les sulfates agressent le béton depuis l'extérieur en provoquant une dégradation progressive de la surface vers le cœur de la pièce, la RSI affecte l'ensemble du béton sans faire appel à une source extérieure de sulfates. Elle se manifeste alors par un gonflement du matériau et une fissuration de la structure.
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- Version courante de juin 2024 par Bruno GODART, Loïc DIVET
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3. Prévention des désordres
3.1 Principes
La prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne fait l'objet d'un guide technique du LCPC . La démarche de prévention suivie dans ce guide consiste à identifier les parties d'ouvrages susceptibles de développer des désordres dus à la réaction sulfatique interne. Ce sont essentiellement les parties d'ouvrage définies comme étant des pièces critiques (c'est-à-dire des pièces en béton pour lesquelles la chaleur dégagée n'est que très partiellement évacuée vers l'extérieur et conduit à une élévation importante de la température du béton) et les produits préfabriqués en béton ayant subi un traitement thermique.
On effectue ensuite un croisement entre, d'une part, la catégorie dans laquelle se trouve l'ouvrage (ou la partie d'ouvrage) définie en fonction du niveau de risque d'apparition de désordres que l'on est prêt à accepter et, d'autre part, les actions environnementales auxquelles est soumis l'ouvrage (ou la partie d'ouvrage) pendant la vie de la structure. Ce croisement permet de définir un niveau de prévention qui détermine alors les précautions à appliquer.
Ces précautions reposent de façon importante sur la limitation de la température maximale atteinte au cœur des parties d'ouvrages lors du durcissement du béton et sur le choix d'une formulation adéquate du béton.
HAUT DE PAGE3.2 Choix du niveau de prévention
Avant de définir le niveau de prévention, il convient tout d'abord d'introduire les notions de catégorie d'ouvrage et de classe d'exposition.
HAUT DE PAGE3.2.1 Catégorie de l'ouvrage ou de la partie d'ouvrage
Les ouvrages (ou parties d'ouvrage) sont classés en 3 catégories représentatives du niveau de risque vis-à-vis de la réaction sulfatique interne que l'on est prêt à...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HORNAIN (H.), ROUGEAU (P.) - Dégradations du béton liées à l'action des sulfates et aux phénomènes d'alcali-réaction - in Grandeurs associées à la Durabilité des Bétons sous la direction de G. Arliguie et H. Hornain, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, pp. 205-262 (2007).
-
(2) - DELOYE (F.X.) - Action conjuguée du soufre et des alcalins dans les réactions liants-granulats au sein du béton - Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 161, pp. 41-49 (mai-juin 1989).
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(3) - TAYLOR (H.F.W.), FAMY (C.), SCRIVENER (K.) - Review : Delayed Ettringite Formation - Cement and Concrete Research, vol. 31, n° 5, pp. 683-693 (2001).
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(4) - DIVET (L.) - Les reactions sulfatiques internes au béton : contribution à l'étude de la formation différée de l'ettringite - Etudes et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Ouvrages d'art, OA 40, 227 p. (2001).
-
(5) - GLASSER (F.P.) - The stability of ettringite in International...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Alcali-réaction dans les structures en béton – Mécanisme, pathologie et prévention
-
Pathologie et travaux d'entretien dans le bâtiment – Évolution
NORMES
-
Ciment – Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants. - NF EN 197-1 -
-
Amendement A1 à la norme NF EN 197-1. - NF EN 197-1/A1 -
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Béton – Partie 1 : spécification, performances, production et conformité. - NF EN 206-1 -
-
Amendement A1 à la norme NF EN 206-1. - NF EN 206-1/A1 -
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Amendement A2 à la norme NF EN 206-1. - NF EN 206-1/A2 -
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Applications ferroviaires – Voie – Traverses et supports en béton – Partie 1 : Prescriptions générales. - EN 13230-1 -
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Règles communes pour les produits préfabriqués en béton. - NF EN 13369 -
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Amendement A1...
1.1 Organismes – Fédérations – Associations
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Association française de génie civil – AFGC
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Laboratoire central des Ponts et Chaussées
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Service d'études techniques sur les transports, les routes, les autoroutes et leurs aménagements
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