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RÉSUMÉ
De nombreux ouvrages ou éléments d’ouvrages en béton armé présentent des dégradations, dont les deux causes principales sont la corrosion des armatures et l’alcali-réaction. Cet article décrit une approche globale et prédictive de la durabilité des structures en béton armé, outil précieux pour l’ingénieur et le concepteur. Il présente la sélection et la justification d’indicateurs de durabilité établis sur la base des mécanismes physico-chimiques observés. Des méthodes d’essai sont également requises pour déterminer ces indicateurs en laboratoire, sans oublier l’approche par modélisation.
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Véronique BAROGHEL-BOUNY : Docteur de l’École nationale des Ponts et Chaussées - Ingénieur divisionnaire des Travaux Publics de l’État - Chef de la Section « Microstructure et durabilité des bétons » au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
INTRODUCTION
Cet article présente une approche performantielle, globale et prédictive de la durabilité des structures en béton armé, fondée sur la notion d’indicateurs de durabilité, et combinant mesures en laboratoire et codes de calcul (modèles). Cette approche a été développée pour la prévention de la corrosion des armatures et des dégradations générées par l’alcali-réaction dans le cadre du groupe de travail de l’Association Française de Génie Civil « Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages - Indicateurs de durabilité » et a fait l’objet d’un Guide.
Dans cet article, les objectifs de l’approche et les indicateurs de durabilité sélectionnés, paramètres simples mais particulièrement pertinents vis-à-vis des mécanismes physico-chimiques mis en jeu dans un environnement donné, ainsi que les fondements de cette sélection sont tout d’abord présentés. Les méthodes à disposition pour déterminer les indicateurs de durabilité sont également explicitées.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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[C 2 245] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Indicateurs et méthodes ;
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« Nouvelle approche de la durabilité du béton. Méthodologie et exemples » ;
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« Nouvelle approche de la durabilité du béton. Pour en savoir plus ».
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2. Durée de vie. Définitions
La durabilité sous-entend un objectif de qualité orientant aussi bien la conception de l’ouvrage que celle du matériau et sa mise en œuvre.
Il faut entendre par durée de vie, la durée de service sans précaution initiale particulière (telle que protection cathodique, par exemple), sans entretien spécialisé et sans réparation importante du gros œuvre ou de la structure. Elle correspond donc à un fonctionnement normal et à une maintenance courante pour un niveau de service donné qui peut également faire intervenir des considérations d’esthétique (propreté des parements, par exemple).
2.1 Cas de la corrosion des armatures
Les processus liés à la corrosion des armatures du béton armé se développent selon deux périodes [81] (figures 1 et 5) :
-
la période d’incubation ;
-
la période de propagation.
Pour un béton armé non fissuré, la période d’incubation correspond à la période où les agents potentiellement agressifs transitent dans le béton et où des processus physico-chimiques à l’origine de la corrosion des armatures peuvent avoir lieu à l’échelle microscopique, mais où aucune dégradation n’est visible à l’échelle macroscopique d’observation. Elle peut donc être définie comme le temps requis pour que les aciers soient dépassivés par la carbonatation ou par la pénétration des chlorures. Lorsque l’on entre dans la période de propagation, la corrosion s’amorce et des dégradations apparaissent. Selon cette description, la façon la plus simple et la plus efficace d’augmenter la durée de vie des ouvrages consiste à augmenter la durée de la période d’incubation.
C’est donc l’approche qui a été choisie ici. La durée de vie sera donc évaluée à partir de la durée de la période d’incubation. Ce choix présente de plus l’avantage d’être conservatif (sécuritaire), car cette phase ne conduit pas à une perte immédiate...
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