Diagnostic structure bâtiment - Expertise béton

Le béton armé n’est pas un matériau homogène, mais un assemblage de constituants pour former le béton, associé à des armatures métalliques. Ce procédé permet d’associer les avantages de chaque constituant mais le béton armé s’expose à de nombreuses pathologies.

La meilleure protection contre ces pathologies se situe en amont de la construction, dans le choix, la qualité et la formulation des matériaux et dans leur mise en œuvre.

Les pathologies du béton se répartissent entre les pathologies physico-chimiques et mécaniques.

1) Les pathologies physico-chimiques

Un des désordres les plus fréquents est la carbonatation du béton. Il est dû à la portlantdite (Hydroxyde de calcium, un des constituants issus de l'hydratation des silicates de calcium des ciments) du ciment hydraté qui réagit petit à petit avec le CO2 de l’air en réduisant le PH du béton de 13 à 9 environ. C’est un phénomène toutefois normal et progressif, qui peut dans certaines proportions, à savoir une profondeur supérieure à l’enrobage des aciers provoquer la corrosion des aciers. En effet, les aciers doivent être positionnés dans une zone dont le PH est élevé. La carbonatation fait diminuer le PH du béton à des valeurs ou les aciers se corrodent. La carbonatation en faisant diminuer le PH du béton à des valeurs ou les armatures en acier se corrodent, elle entraîne le gonflement voire l’éclatement du béton. Il existe des solutions préventives et curatives consistant à utiliser des bétons peu poreux, avec un ciment composé générant peu de portlandite. 

La corrosion des aciers peut aussi être provoquée par la pénétration des ions chlorures, ce phénomène affectera donc plus les ouvrages marins. Les ions chlorures présents dans l’eau de mer, l’eau des piscines traitée, certains sols et certains granulats, sels de déverglaçage peuvent pénétrer à travers le réseau poreux du béton et provoquer l’amorce de la corrosion.

Le phénomène prend alors la forme de corrosion des armatures avec présence de fissures dans le béton, réduction de la section des aciers, éclatement local du béton et apparition de rouille à la surface du béton sous forme de taches non esthétiques.

Il existe des solutions curatives consistant à utiliser du mortier de réparation après brossage des aciers, le rajout d’armatures par scellement ou soudage. Il existe des solutions préventives consistant à choisir un béton compact, un enrobage conforme aux règles de l’art, un ciment adapté, l’utilisation d’armatures en acier galvanisé ou en inox.

Le béton peut aussi être sujet à une autre pathologie grave : l’alcali-réaction. Il s’agit d’une dégradation endogène du béton plus connue sous le nom de RAG 

Le phénomène d’alcali-réaction est une incompatibilité entre les granulats et le ciment. Il résulte de l’action des alcalins du ciment hydraté (oxyde de sodium Na2O et oxyde de potassium K2O) contenus dans le béton avec une certaine forme de silice réactive, en présence d’eau.

Il correspond à un ensemble de réactions chimiques complexes qui peuvent se déclencher lorsque plusieurs conditions sont réunies simultanément. Il s’agit de réactions internes au béton mettant en jeu essentiellement les éléments présents à l’origine dans le béton et un apport d’eau externe. 

En l’absence de précaution, cette pathologie peut apparaître dans les parties d’ouvrages les plus sévèrement exposées à l’humidité, en général au bout de quelques années, voire plusieurs dizaines d’années. Les ouvrages affectés par cette pathologie peuvent être : les ponts, les viaducs, les tunnels, les barrages, les écluses, les stations d’épuration, les châteaux d’eau, les dallages industriels et plateformes, les autoroutes béton, les bassins de rétention…

Le phénomène se présente sous la forme d’apparitions d’un réseau de fissures multidirectionnelles (faïençage) et d’un gonflement pouvant affecter la structure et générant d’autres pathologies.

Il existe des solutions préventives pour l’éviter en limitant la teneur en alcalin du béton mais pas de solution pour y remédier.

La Réaction Sulfatique Interne (RSI) est une réaction pouvant se produire dans certaines conditions entre du sulfate contenu dans le béton et les aluminates. La présence d’eau est nécessaire à la réaction. 

Cette pathologie a pour origine la conjonction de plusieurs paramètres (température élevée de durcissement du béton au-delà de 65°C à base de constituants non adaptés, traitement thermique non approprié, composition du ciment, présence d’eau à la surface du béton).

Ces sulfates en excès proviennent principalement de la décomposition de composé expansif formée au cours de l’hydratation du ciment.

Les symptômes sont les mêmes que l’alcali-réaction en termes de fissurations et déformations.

Il existe des solutions préventives consistant à limiter la température à cœur du béton à 65°C lors de son durcissement avec l’utilisation de ciments peu exothermiques et éviter la stagnation d’eau à la surface de béton est également un moyen de se prémunir de la RSI. Il n’existe pas réellement de solutions curatives si ce n’est pour ralentir le phénomène de réduire les apports d’eau exogènes.

Les cycles du gel et du dégel fragilisent le béton. Si l’eau pénètre dans le réseau de fissures et de pores du béton, un phénomène de fissuration interne peut apparaitre par gonflement du béton à cœur, écaillage du béton à sa surface. 

Ces cycles conduisent à une diminution des propriétés mécaniques du béton (résistance à la compression, à la traction, à la flexion, et modification du module d'élasticité dit module de Young) réduisant ainsi la durée de vie des ouvrages affectés. Il existe des solutions préventives en utilisant des granulats non susceptibles de se fendre sous l'action du gel. Il existe une solution curative en protégeant le béton avec des isolants pour éviter au béton de subir les températures inférieures à zéro.

Les pathologies peuvent être moins préjudiciables, voire esthétiques, avec la présence de fissures de retrait, un aspect rugueux, des coulures de calcites, etc. L’expert relève ces désordres lors de son audit afin de les consigner et les signaler comme des pathologies ne remettant pas en cause la stabilité de l’ouvrage.

2) Les pathologies mécaniques

Les désordres structurels liés à l’action des charges supérieures aux charges de service. Ils ont pour origine une mauvaise conception ou un défaut de mise en œuvre. Les symptômes se caractérisent par l’apparition de fissures de retrait, de déformations de poinçonnement, de compressions, de flexions, d’efforts tranchant. 

Les désordres structurels liés à un sinistre. Ils ont pour origine un incendie, un dégât des eaux ou une catastrophe naturelle (tempête, séisme). Les symptômes se caractérisent par l’apparition de fissures mécaniques ou de retrait, de flexions, d’efforts tranchant à la suite de surcharges ou d’actions mécaniques supérieures à celles de la capacité portante.

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