La recherche de pathologie des bétons, les fronts de carbonatation

Le phénomène de carbonatation des bétons expliqué et analysé par la société LICEF

Avant tout travaux sur façade béton en mauvais état, nous recommandons fortement une étude préalable permettant de mettre en évidence la profondeur du front de carbonatation ainsi que la présence éventuelle de certains chlorures pouvant altérer les armatures et rendre inefficace le traitement d’inhibiteur de corrosion (bord de mer principalement). 

Le phénomène de carbonatation des bétons

La carbonatation des bétons est une lente évolution du béton sous l’effet du gaz carbonique de l’air. Le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau qui pénètre dans le béton par ses pores et réagit avec la portlandite Ca(OH)₂.

Ca(OH)₂ + CO₂ -> CaCO₃ +H₂O

Le carbonate de calcium ainsi formé provoque du retrait de peau et fait chuter le pH du milieu de 13 à environ 9, ce qui n’assure plus la protection des armatures vis-à-vis de la corrosion par la passivation. L’oxydation de l’acier s’amplifie alors et s’accompagne de la formation de sels gonflants qui poussent sur la peau du béton et causent des éclats. La résistance propre du béton n’est pas affectée par la carbonatation, seule la corrosion des armatures est en cause.

Toutefois, la carbonatation augmente l’imperméabilité du béton grâce au colmatage de certains pores par le carbonate : l’absorption capillaire est réduite et la résistance mécanique est meilleure.

L’humidité relative de l’air joue un rôle important sur la vitesse de carbonatation. Pour les bétons courants, elle est maximale pour une humidité relative de l’ordre de 60 % et presque nulle en atmosphère sèche ou saturée en eau. Une importante concentration en CO₂ est également un facteur augmentant la vitesse de carbonatation. La cinétique de carbonatation, également impactée par la température, est régie par la concurrence de l’effet thermique sur les transferts hydriques et sur la solubilité rétrograde des réactifs. Les profondeurs carbonatées augmentent avec la température jusqu’à une température limite, caractéristique de la formulation, au-delà de laquelle la solubilité rétrograde des réactifs deviendrait le facteur limitant.

ANALYSE 

Domaine d’application

Structures en béton armé (ouvrages d’art, bâtiments, etc.).

Objet

Évaluation de la profondeur de béton carbonaté d’un parement en béton à partir de mesures effectuées sur des carottes.

Prélèvements

Les prélèvements se trouvent sous forme de carotte (diamètre environ 50 mm – profondeur entre 50 mm et 100 mm) prélevées sur des structures en béton.

Pour le prélèvement : 

• Localiser au préalable les armatures afin de ne pas carotter au droit de l’une d’entre elles ;
• Ne pas prélever au droit d’une fissure ;
• Choisir la zone de prélèvement en prenant bien en compte la nature du béton et de l’exposition de la zone vis-à-vis des variations de l’humidité ambiante (développement de la carbonatation maximale dans un milieu d’hygrométrie relative) ; 
• La longueur de la carotte doit au moins prendre en compte l’épaisseur d’enrobage des armatures.

Caractère destructif de la méthode

Destructif

Méthodes de mesures et mesures

La mesure de la profondeur de carbonatation du béton s’effectue en laboratoire sur les cassures fraîches des carottes prélevées sur l’ouvrage. 

• Préparation de l’échantillon

Le test est réalisé sur une coupe du prélèvement. Pour ce faire, la carotte de béton est fendue en deux dans le sens de l’épaisseur. 

• Test de pH

Le test est réalisé à la phénol-phtaléine. La phénol-phtaléine est un réactif utilisé comme indicateur de pH. La phénol-phtaléine est incolore à l’origine et vire au violet à partir d’un pH de 9,2. 

Le réactif est appliqué sur toute la profondeur de la coupe de la carotte de béton.

Si le test met en évidence que la phénol-phtaléine vire au violet au contact du béton sur toute la profondeur de la coupe ceci signifie que le béton est resté alcalin et n’est pas carbonaté sur toute sa profondeur.

Si au contraire le test montre que sur une partie de la profondeur de la coupe le réactif est resté incolore ceci signifie que sur la partie incolore le béton a perdu son alcalinité. On se situe donc sur la partie de la carbonatation du béton.

Une mesure en mm ou cm détermine alors le front de carbonatation.

Interprétation des résultats et conclusion

Par cette méthode nous déterminons si le béton a gardé son alcalinité ou non et déterminons ainsi la profondeur de béton carbonaté.

• REMEDES

Selon la profondeur du front de carbonatation des bétons on pourra éventuellement en accord avec la maîtrise d’œuvre et l’entreprise procéder à un traitement préventif et curatif des bétons dont l’objet est d’apporter une charge alcaline, remonter le PH du béton.Si la profondeur du front de carbonatation est proche des armatures (à savoir proche des 2 cm), alors on peut en déduire que l’édifice est en danger et qu’il faut traiter sa façade en apportant de l’alcalinité au béton.

Pour se faire le système OXYTON de notre gamme EDIFICA est le bon remède à la carbonatation.

Après purge des éclats des épaufrures et du béton non adhérents, il conviendra aussi de passiver les armatures grâce au produit FEROGEL avant d’effectuer les réparations avec un mortier à retrait compensé répondant à la norme NF P18-840.