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* Granulats
Ils sont composés de graviers et de grains de sables de tailles variées
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*pH
Le potentiel hydrogène (pH) mesure l'acidité ou la basicité d'un milieu. De 0 à 6, le milieu est acide, de 8 à 14, il est basique. A 7, il est neutre.
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L’eau est indispensable à la fabrication du béton. C’est d’elle que dépendent en grande partie la cohésion et la résistance de ce matériau de construction omniprésent. Dilemme pour les fabricants : l’eau est aussi à l’origine de troubles qui avec le temps peuvent altérer le béton, aux dépens de sa longévité.
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| Une pâte liquide, malléable à volonté, et qui finit par se solidifier naturellement. Les phéniciens, puis les romains étaient déjà intéressés par les propriétés de la pouzzolane, poudre volcanique des abords du Vésuve, l’ancêtre de nos ciments actuels. En mélangeant ensuite de la chaux, des briques concassées et de l’eau, les romains sont les premiers à avoir mis au point l’association d’un liant, de granulats* et d’eau, technique de base encore utilisée aujourd’hui pour la fabrication du béton. La malléabilité, la rapidité et la résistance du béton lui ont rapidement permis de concurrencer la taille de la pierre. |
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Le nouveau
périphérique
lillois |
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| Les progrès techniques n’ont eu de cesse d’améliorer les qualités du matériau qui fait aujourd’hui partie intégrante de notre environnement urbain. Au delà du simple immeuble, du pont ou du barrage hydraulique, il est aussi utilisé pour construire des cargos et des péniches. Ces multiples applications le placent aujourd’hui le béton au deuxième rang mondial des produits consommés, après l’eau potable. |
| Avant d’être conflictuelles, 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 d’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 gravier 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. Durant tout ce temps, elle va intervenir dans d’autres processus nettement moins bénéfiques pour le matériau. |
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| Une pathologie du béton, souvent appelée « cancer du béton », fait intervenir les alcalins du ciment et la silice de certains granulats. C'est pourquoi on l’appelle l’alcali-réaction-granulats. La région du Nord est particulièrement touchée par ce phénomène, à la suite de l’utilisation de granulats belges particulièrement riches en silice réactive. Localement, certaines portions des viaducs du métro lillois ont déjà montré des signes de dégradation et sont sous surveillance. |
| Le barrage du Chambon, construit dans les années 30, et également touché, est devenu un véritable cas d’école pour les spécialistes. C’est la présence d’eau qui va déclencher la réaction chimique. Les alcalins dissous s’attaquent à la silice et la transforment en un autre composant, plus volumineux. La pression interne qui s’ensuit conduit en général à l’éclatement de la structure du matériau. « Il faut relativiser, l’échelle de taille du matériau n’est pas celle de l’ouvrage » souligne François Buyle-Bodin, professeur à l’École universitaire d’ingénieurs de Lille (EUDIL) et spécialiste du matériau béton. « Une dégradation du béton en surface ne signifie pas que sa structure interne est gravement atteinte ».Pour contrer le phénomène, il suffit de renforcer l’étanchéité, comme c'est le cas pour les chateaux d'eau. Sans pénétration d’eau, la réaction s’arrête. |
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Le barrage du Chambon, un ouvrage d'art sous surveillance
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| D’autres facteurs peuvent aussi provoquer des dégradations du béton. Par exemple lorsque l’eau contient des composants comme des sulfates ou des nitrates. Souvent présents dans le sol, ils provoquent régulièrement l’explosion de canalisations d’égout dont le béton est attaqué. Les sels de déverglaçage répandus l’hiver, conjugués à l’action du gel, ont le même effet. |
| L’eau apportée en excès à la fabrication est également nocive. En disparaissant, elle laisse place à des interstices, des vides, qui augmentent la porosité du matériau, et diminuent sa résistance. En s’échappant progressivement, elle va aussi diminuer le volume occupé par le béton et provoquer sa contraction. La tendance actuelle dans les bétons hautes performances tend vers la diminution de cet excès d’eau. Il est cependant inévitable de mettre plus d’eau que nécessaire pour l’hydratation du ciment car elle participe aussi à la consistance: elle assure la fluidité nécessaire au coulage. Une solution efficace mais coûteuse consiste à ajouter des agents fluidifiants qui permettront ainsi d’éviter l’excès d’eau. |
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La rouille s'attaque au métal et le fait gonfler
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| Sur le chantier, l'acier attend d'être coulé dans le béton |
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| Si on veut augmenter la résistance, on fabrique du béton armé en incluant de l’acier dans le matériau. Mais cet inclusion est porteuse d’une autre maladie: la rouille. Il n’est pourtant pas rare de voir les armatures d’acier qui serviront de renfort rouiller sur les chantiers de construction avant leur coulage dans le béton.
Négligence? Cette rouille de surface est en fait recherchée car elle améliore l’adhérence du béton sur l’acier. Le pH* naturellement très basique, (supérieur à 13) qui règne à l’intérieur du béton empêche ensuite naturellement la corrosion de se propager. Mais au fil des années, du dioxyde de carbone s’infiltre dans le matériau et provoque de nouvelles réactions chimiques qui diminuent le pH. S’il y a parallèlement de l’eau en excès, la corrosion peut alors reprendre là où elle avait commencé.
L’armature rouillée gonfle et finit elle aussi par provoquer l’explosion du matériau. Pour pallier le phénomène, on place habituellement l’acier à 3 ou 4 centimètres à l’intérieur du béton, pour le protéger de la zone sensible près de la surface. « Mais quand il arrive, ce phénomène ne touche que les armatures externes, qui n’ont pas un grand intérêt du point de vue de la résistance mécanique » fait remarquer François Buyle-Bodin. « Les calculs prennent en compte cette protection de l’acier. Encore faut-il que les consignes soient bien respectées sur les chantiers ». |
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