Les ragréages locaux manuels et les revêtements, les calfeutrements de fissures, les injections de fissures et les reconstitutions ou renforcements par béton projeté





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CCTP type de DCE de réparation ou de renforcement des ouvrages en béton armé et en béton précontraint – version V3.2 – 30 juin 2010


REPARATIONS ET RENFORCEMENT DES OUVRAGES EN BETON ARMÉ ET PRÉCONTRAINT
******************
Traitements de surface (Ragréages locaux manuels, revêtements)

Calfeutrements de fissures - Injections de fissures

Reconstitution et renforcement par béton projeté
*****************

CCTP Type
*****************
PRÉambule

Les opérations traitées dans ces documents sont des opérations qui relèvent soit du domaine de l’entretien spécialisé, soit du domaine de la réparation.
Comme indiqué dans la norme NF P 95-101 « Ouvrages d'art. Réparation et renforcement des ouvrages en béton et en maçonnerie - Reprise du béton dégradé superficiellement. Spécifications relatives à la technique et aux matériaux utilisés. », pour un ouvrage à entretenir ou à réparer :
« …Le choix du procédé de réparation et des matériaux à mettre en oeuvre est défini en fonction de la nature et de l'importance des désordres constatés, en tenant compte des critères économiques des matériaux de construction, des sujétions de chantier et des contraintes de site.
Cette définition résulte d'une analyse précise du processus de dégradation, d'une parfaite connaissance de l'ouvrage à réparer et de son environnement et implique de procéder systématiquement à une auscultation et à un diagnostic préalables.
En tout état de cause, la réparation a pour but de remettre en état la structure et d'empêcher le renouvellement des désordres… »
PRÉsentation

Ce CCTP type concerne tous les travaux en rapport avec les ragréages locaux manuels et les revêtements, les calfeutrements de fissures, les injections de fissures et les reconstitutions ou renforcements par béton projeté. Etant donné qu’il est destiné à être utilisé avec des possibilités d’adaptations au cas par cas, il présente quelques particularités :


  • Le document est scindé en deux colonnes. Une colonne de droite qui donne le texte rédactionnel du CCTP, et une colonne de gauche qui donne des commentaires et des aides à la rédaction.

  • Les éléments de commentaires de la colonne de gauche ne devront pas figurer au document de rédaction finale.

  • Les articles ou éléments d’articles concernant des techniques non utilisées pour une réparation donnée sont à supprimer.




A - Composition d’un béton :
Le béton est un matériau hétérogène obtenu par agrégation de granulats au moyen d’un liant, et spécialement par un mélange de graviers, de sable, de ciment, d’eau et d’ajouts éventuels.
Les relations entre le béton et l’eau sont très intimes. Quand on mélange l’eau au ciment, une partie de celle-ci va se transformer chimiquement et se lier avec les autres composants pour former des cristaux, à l’origine de la solidification. La pâte de ciment ainsi formée est utilisée comme une colle qui va permettre la cohésion du mélange graviers et grains de sable. L’eau en excès restant après l’hydratation du ciment va disparaître progressivement dans les jours, les mois et parfois les années qui suivront.
La réaction chimique qui permet au béton de faire prise est lente : le béton atteint une résistance mécanique à 7 jours de l’ordre de 50% de sa résistance mécanique finale. La valeur prise comme référence dans les calculs de résistance est celle obtenue à 28 jours (80% de la résistance finale). Les valeurs précitées varient selon la qualité des ciments utilisés.
Un béton durci est constitué de granulats enrobés d’une pâte de ciment. Celle-ci comporte des vides de plusieurs ordres de grandeur, allant de 10-8 m (pores capillaires) à 10-3 m (bulles). Ces vides, en particulier les pores, contiennent une solution aqueuse qui est en équilibre chimique avec les constituants solides du ciment.
B - Fonctionnement du matériau Béton Armé :
Le matériau béton seul ne résiste pas à la traction.
Dans une pièce en béton, la zone tendue se fracture et entraîne la rupture. L’idée d’incorporer dans cette zone un matériau résistant à la traction pour pallier cette défaillance a permis de voir naître le Béton Armé.
Les armatures résistant à la traction, incorporées dans le béton, sont des aciers qui reprennent les efforts et répartissent la fissuration du béton.


Cette association du matériau béton et d’armatures d’acier permet de pallier la faible résistance à la traction du béton (de l’ordre de 1/10 de sa résistance en compression, celle-ci valant 25 à 40 MPa pour les bétons classiques), car les armatures d’acier présentent une très bonne résistance à la traction (500 MPa). Elle est efficace non seulement par cette complémentarité de résistance des deux matériaux mais aussi parce que :


  • l’acier adhère bien au béton (l’adhérence béton-acier est une condition indispensable au bon fonctionnement d’une pièce en béton armé),




  • le béton protège chimiquement et mécaniquement l’acier. Pour une bonne protection des aciers, des valeurs minimales d’enrobage de ces derniers sont à respecter : de l’ordre de 3 cm ou 5 cm en sites agressifs (marin, industriel…),




  • les 2 matériaux ont sensiblement le même coefficient de dilatation thermique.


Nota : Bien que les zones tendues du béton armé aient une bonne résistance, il faut remarquer qu’une pièce en béton armé est « normalement fissurée » dans les zones sollicitées à la traction. Les fissures qui y sont relevées sont dites de fonctionnement (0.2 à 0.4 mm d’ouverture).
C - Principaux défauts du matériau :

Le béton armé est un matériau hétérogène (ciment, granulats, sable, eau et aciers) qui s’altère dans le temps ou qui peut présenter des défauts de réalisation.
Les parements des ouvrages en béton sont soumis à des agressions multiples. Ces parements peuvent être sujets à des altérations plus ou moins importantes du fait de nombreux facteurs :


  • erreur de conception ou de mise en oeuvre,

  • mauvais choix des composants,

  • chocs et impacts de toute nature,

  • érosions et usures de toute nature,

  • contraintes trop élevées,

  • vibration et travail à la fatigue,

  • effets des cycles thermiques naturels ou accidentels,

  • pollution accidentelle interne ou externe,

  • attaque du liant par les agents atmosphériques,

  • attaque des autres constituants par les agents atmosphériques,

  • phénomènes électrochimiques.


En général, un processus de dégradation superficielle du béton est la conséquence de l’effet concomitant de plusieurs de ces facteurs. La connaissance de ces facteurs est essentielle avant toute définition et mise en oeuvre du processus de réparation de bétons dégradés.
C.1. Défauts d’aspect mineurs

Tout d’abord, il faut prendre en considération tous les défauts d’aspect des parements béton (cf. Défauts d’aspect des parements en béton - Guide technique LCPC) qui sont pour la plupart dus à des défauts de mise en œuvre du matériau à l’exécution.

Ces défauts d’aspect peuvent être classés comme ayant un impact :



  • esthétique sans conséquence physique (variations de teintes, efflorescences, taches noires, pommelages, traces de rouille),




  • esthétique avec conséquences possibles sur la pérennité (ressuage, nids de cailloux, fuites de laitance, soufflures).


Ces défauts peuvent être repris suivant des méthodes indiquées dans le guide technique précité.
C.2. Dégradations

Bien que se caractérisant par des défauts d’aspect des parements, les dégradations sont liées au fonctionnement ou au comportement « anormaux » de la structure, postérieurs à la construction.
Les principaux effets de la dégradation des ouvrages en béton armé sont :


  • les fissures,

  • les épaufrures (fragments de béton détachés de la masse de l’ouvrage),

  • l’écaillage (décollement de la couche de mortier laissant les granulats à nu et pouvant se poursuivre par un délitage de la surface sous forme d’écailles),

  • la désagrégation (désorganisation de la peau du béton pouvant se poursuivre par une destruction avancée du béton d’un élément d’ouvrage).


Le tableau suivant rassemble les principaux effets observés par type de cause :




Effets





Fissures

Fractures

Epaufrures

Eclatements

Ecaillage

externe

Désagrégation

En activité ou en évolution

Causes

Abrasion, érosion










X

OUI

Attaque bactériologique

X







X

OUI

Attaque par les chlorures

(interne)

X

X




X

OUI

Attaque sulfatique (externe)

X




X

X

OUI

Carbonatation

Pas de manifestation apparente




Chocs

X

X







NON

Corrosion des armatures

X

X







OUI

Défauts d’exécution

X

X







NON

Dépassement de la capacité mécanique

X










OUI

Gel-dégel

X




X

X

OUI

Gradient thermique

X










OUI

Incendie

X




X

X

NON

Réaction de Gonflement Interne (alcali-réaction, etc.)

X










OUI

Retrait gêné ou non, tassement

X










NON



L’examen du tableau permet aisément de vérifier que des dégradations d’apparence identique peuvent avoir des causes bien différentes. De plus, on constate qu’une dégradation donnée peut résulter d’une combinaison de plusieurs causes.
Ce constat impose qu’il est indispensable de dépasser l’étape du pré-diagnostic basé sur l’examen visuel des désordres apparents pour entamer celle du diagnostic et donc de l’élaboration d’un programme d’investigations.
Nota :
Il ne faut pas oublier l’action défavorable de l’eau sur les structures en béton armé.

Toute pénétration d’eau, à l’intérieur d’un béton armé, est néfaste à sa pérennité.

Une attention toute particulière doit être apportée à la bonne étanchéité de surface des ouvrages et à la protection des parements exposés aux eaux de pluie, de ruissellement...
D - Diagnostic des défauts et/ou des désordres et caractérisation du support :
Tout bon diagnostic commence par une Inspection Détaillée de l’ouvrage concerné, qui doit relever tous les désordres visibles ainsi que tous les renseignements utiles sur l'aspect du parement :

  • présence d'anciens revêtements, ou de produits d'imprégnation,

  • apparence de la surface du béton, stalactites, efflorescences, traces de rouille,

  • présence de fissures (ouverture, réseau),

  • détérioration de la peau du béton,

  • armatures apparentes et épaufrures,

  • déformations de la structure,

  • détection de zones sonnant creux,

  • traces d'humidité.

D.1. Diagnostic des défauts et/ou des désordres
Le diagnostic doit en premier lieu identifier la ou les causes des dégradations ; mais il doit aussi évaluer l’étendue des défauts et/ou des désordres de façon à choisir la technique de réparation adéquate et bien délimiter les zones à réparer. Il doit déterminer si les défauts et/ou les désordres constatés sont susceptibles d’évoluer et à quelle vitesse.

Les différentes investigations envisageables sur le matériau sont les suivantes :

  • investigations in situ :

    • mesures relatives aux armatures,

      • mesure de l'enrobage des armatures,

      • mesures de potentiel (estimation des surfaces corrodées et évaluation des risques de corrosion),

      • estimation de la vitesse de corrosion,




    • mesures relatives à la qualité du béton et à son vieillissement :

      • détermination de la profondeur de carbonatation,

      • mesure de résistivité,

      • mesure de perméabilité à l'air et à l'eau,

      • cohésion superficielle,




  • analyses et essais de laboratoire :

    • caractérisation chimique,

      • analyse chimique globale,

      • dosage des chlorures,

      • dosages des sulfates,

      • etc.,




    • caractérisation minéralogique

      • détermination de la nature du ciment, microanalyse élémentaire (par microscopie optique ou électronique à balayage),

      • recherche et caractérisation des phases cristallines par diffraction de rayons X,




  • caractérisation physique :

    • porosité à l'eau (éventuellement au mercure),

    • perméabilité,




    • diffusivité des corps tels que les chlorures,

    • absorption capillaire,

    • résistances mécaniques et éventuellement d'autres caractéristiques.

L’ensemble de ces investigations pourra également être suivi d’un recalcul de l’ouvrage.
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