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Mécanismes d'altérations des matériaux cimentaires soumis aux milieux fortement agressifs

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par Soumaya Amina BENSAFIR
Université de Mascara- Algérie - Diplôme d'ingénieur d'état en génie civil option : construction civile et industrielle 2010
  

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Liste des tableaux :

Tableau I.1 : Composants du béton menacés par la corrosion........................................34

Tableau I.2 : Solubilité dans l'eau des sels calciques sélectionnés. ..............................37

Tableau I.3 : composition des eaux de l'Atlantique, de la Méditerranée et d'une eau de mer standard ...............................................................................................................47

Liste des figures :

Chapitre I : Présentation des matériaux cimentaires :

Figure I -1: Etapes de fabrication du ciment.................................................................2

Figure I -2 : Grains polycristallins d'un ciment Portland anhydre ....................................4

Figure I -3 : Les constituants du ciment........................................................................4

Figure I -4 : Microphotographie d'un clinker.................................................5

Figure I -5:Flux thermique dégagé par une pate de ciment Portland en cours d'hydratation..........................................................................................................10

Figure I -6 : CSH fibreux avec Cristal de Portlandite (X) entre des CSH (#),La porosité est repérée par (O) . ........................................................................................12

Chapitre II : Les attaques chimiques du béton :

Figure II -1 : Localisation des régions selon le degré d'agressivité de leur milieu souterrain...................................................................... ........................................18

Figure II -2 : Des cas pathologiques d'éléments en béton en contact de sulfate. ................19

Figure II -3 : L'origine des sulfates (interne ou externe). ...............................................20

Figure II -4 : L'attaque par les sulfates. .................................................................21

Figure II -5 : La formation de l'ettringite secondaire................................................22

Figure II -6 : Eprouvette de béton dégradée après 5ans de contact avec des sols riches en sulfates..................................................................................................................23

Figure II -7 : Influence du dosage en ciment et de la teneur en C3A sur la vitesse de dégradation du béton (16 ans dans Na2SO4 à10%). ......................................................25

Figure II -8 : Résistance aux sulfates d'échantillons de mortier avec ajouts de laitier....................................................................................................................26

Figure II -9 : Résistance aux sulfates d'échantillons de mortier avec ajouts de laitier.. ...27

Figure II -10 : La détérioration des silos-tours en béton due à l'attaque des acides d'ensilage. (Photo offerte par : Thomas P. Rylett Ltd., ingénieur-conseil en structures)......31

Figure II -11: L'attaque par les acides. ......................................................................38

Figure II -12 : Eprouvettes cubiques 50x50x50mm immergées dans la solution acide........39

Figure II -13: perte relative de masse de pâtes de ciment (E/C = 0,27) en fonction de la durée d'immersion dans une solution d'acides organiques (maintenue à pH 4) simulant un lisier de porc .........................................................................................................41

Figure II -14: Quelques photos d'ouvrage en BA dégradés par l'eau de mer. ...................44

Figure II -15 : représentation schématique des différents processus d'attaque du béton par l'eau de mer, d'après Mehta. ....................................................................................45

Figure II -16: Conditions d'exposition en environnement marin. ...................................46

Figure II -17 : Les différentes actions de l'eau de mer sur le béton. ...............................49

Figure II -18 : Agression du béton par activité des chlorures. .......................................52

Figure II -19 : mécanisme de la corrosion électrochimique en présence de chlorures.......54

Figure II -20: Schéma de l'attaque des structures par les chlorures via les fissures ou la porosité. ................................................................................................................56

Figure II -21: Essai de migration..............................................................................57

Figure II -22: Cellule de migration en régime permanent.............................................58

Figure II -23: Cellule de migration en régime transitoire (LMDC standard). .................59

Figure II -24 : Coefficient de diffusion en fonction du Type de Ciment. .......................60

Figure II -25: Coupe théorique d'un mur en béton. ....................................................62

Figure II -26: mécanisme de carbonatation de Ca(OH)2 . ...........................................63

Figure II -27: Gradient de pH en fonction de la profondeur carbonatée..........................64

Figure II -28: Corrosion des armatures suite à la carbonatation du béton d'un pilotis........65

Figure II -29: Essai de carbonatation accélérée. .........................................................66

Figure II -30 : Section d'éprouvette partiellement carbonatée, avec mise en évidence de la zone carbonatée (incolore) par la phénolphtaléine. ......................................................67

Figure II -31: Exemples de détériorations dues à la corrosion des poteaux en béton armé dans une bâtisse à Mascara (Photo A.Bensafir)............................................................70

Figure II -32 : Processus de corrosion dans le béton armé. .........................................71

Figure II -33: Représentation schématique de processus de base de la corrosion des aciers dans le béton..........................................................................................................71

Figure II -34: Evolution du niveau de corrosion des armatures en fonction du temps. ......74

Figure II -35: Schéma de la cinétique de corrosion des armatures dans le béton.............75

Figure II -36 : effets de la corrosion au niveau des angles des constructions...................78

Figure II -37 : dispositions constructives permettant d'éviter la stagnation d'eau............79

Figure II -38 : Principe du drain..............................................................................83

Figure II -39 : Dégagement de la coupure de capillarité. .............................................84

Figure II -40 : facteurs intervenant sur l'apparition des 3 conditions nécessaires au déclenchement de l'alcali-réaction. ...........................................................................86

Figure II -41 : Exemples bétons dégradés par l'alcali-réaction. ....................................87

Figure II -42 : Schématisation des évolutions comparées de la dégradation et de la résistance à la pénétration de lithium . ......................................................................................94

Figure II -43: représentation schématique de la dégradation d'une pâte de ciment soumise à la lixiviation par une eau pure déionisée stabilisée à pH 7..............................................98

Figure II -44 : Photo des deux dispositifs expérimentaux de lixiviation à pH constant.........99

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