Carbonatation – Un phénomène qui attaque la structure de nos constructions

Carbonatation pont

Quel est ce phénomène qui attaque le béton de nos immeubles? 

Les immeubles sont sujets à des conditions atmosphériques diverses : vent, gel, pluie, pollution, températures, sans parler des situations accidentelles. Parmi ces différentes conditions, l?humidité et la présence de dioxyde de carbone (dont les gaz d?échappement constituent l?une des sources importantes) sont les éléments qui favorisent, ensemble, le développement d?un phénomène que l?on appelle la carbonatation. Cette carbonatation impacte les caractéristiques des éléments en béton avec, pour conséquence, une dégradation des structures.

La carbonatation. Qu?est-ce que c?est ?

Etonnamment, la carbonatation a peu d?impact direct sur les caractéristiques mécaniques du béton. En fait, le dioxyde de carbone, lorsqu?il est en forte concentration dans une atmosphère humide, pénètre dans les pores du béton et entre en réaction avec l?hydroxyde de carbone présent dans le ciment constitutif du béton. Cette réaction, qui évolue depuis la surface vers l?intérieur d?élément en béton, induit un changement des propriétés chimiques du béton !

Le béton possède naturellement la capacité de protéger les armatures enrobées contre la corrosion. En revanche, lorsqu?il est « carbonaté », le béton perd cette capacité. Les armatures se retrouvent donc directement exposées et « affaiblies » vis-à-vis de la corrosion. Ainsi, en présence d?humidité et d?oxygène, ces armatures corrodent. La création d?oxyde de fer (la rouille) engendre une augmentation locale du volume des armatures. Ce gonflement, en exerçant des pressions internes, fait éclater la croûte extérieure de l?élément en béton. Ces éclats, aussi appelés « épaufrures », sont très caractéristiques d?une dégradation de la structure induite par une carbonatation du béton.

étapes de la carbonatation

Pourquoi la carbonatation est-elle si souvent présente sur nos bâtiments ?

Certaines parties de bâtiment présentent les conditions propices au développement rapide de la carbonatation. Par exemple, les ciels de terrasses sont des zones confinées dans lesquelles l?absence de circulation d?air favorise une accumulation de dioxyde de carbone tout en maintenant une humidité relative moyenne. Pour les bétons courants, la carbonatation est maximale pour une humidité relative de l?ordre de 60 % et presque nulle en atmosphère sèche ou saturée en eau. La carbonatation est par conséquent plus importante sur les surfaces protégées que sur celles directement exposées à la pluie.

Par extension, on comprend que ce phénomène est susceptible de se développer sur tout type de structure en béton dès que les conditions en termes de CO2 et d?humidité sont rencontrées. Ce phénomène est donc également fréquent sur les ouvrages d?art ou sur les structures industrielles.

Un phénomène en cascade ?

Malheureusement, lorsque l?on n?agit pas, les dégradations induites par la carbonatation se développent souvent de manière exponentielle. Il y a une explication rationnelle et simple à comprendre !

Lorsque le gonflement de l?armature crée une « épaufrure » (un éclat, souvenez-vous), celle-ci met à jour de nouvelles surfaces « fraiches » de béton qui sont, à leur tour, directement exposées aux conditions atmosphériques.

Comment agir?

Au cours des dernières décennies, les phénomènes de dégradation des bétons courants ont été étudiés et sont donc mieux maîtrisés. La conception et la construction des nouveaux bâtiments, lorsqu?elles respectent les normes en vigueur et les règles de l?art de bâtir actuelles, prennent mieux en compte les phénomènes (connus) qui altèrent la durabilité des structures en béton.

Heureusement, il existe également des méthodes préventives et correctives permettant d?agir sur les immeubles existants !

Qu?il s?agisse d?un ouvrage neuf ou existant, les principes qui régissent ces méthodes de prévention et de correction consistent à jouer sur :

  • La capacité de pénétration du CO2 dans la masse du béton,
  • La distance des armatures, sources potentiel de corrosion, de la surface,

Il existe des solutions pour la grande majorité des situations. Toutefois, étant donné le caractère exponentiel de la dégradation par carbonatation, une prise en charge précoce permet généralement de limiter l?ampleur de la mise en ?uvre d?une solution corrective.

[1] V. Pollet, B. Dooms, Corrosion des armatures induite par la Carbonatation du béton : comment s?en prémunir, Dossier du CSTC ? n°3/2007 ? Cahier n°2.

[2] C. Ployeart, La corrosion des armatures des bétons armés et précontraints, Cahier technologie, Novembre 2008, FEBELCEM.

[3] Note d?Information Technique n°231, Réparation et protection des ouvrages en béton, CSTC, Septembre 2007.

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Posted in Documentation, Gestion technique, Pathologie.

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