★ À maîtriser
Environ 42 % des dommages des ouvrages proviennent de pathologies des matériaux.
Le béton est un matériau multiphasique, poreux et vieillissant, dont les propriétés évoluent dans le temps et dont les pores permettent la pénétration d’agents environnementaux agressifs.
La durabilité du béton se prescrit notamment par l’enrobage minimal, l’ouverture maximale des fissures et la résistance minimale du béton, ainsi que par les spécifications de composition ou des indicateurs et seuils de performance.
Compléments
La masse volumique indiquée est d’environ 2 350 kg/m³ pour le béton et 2 500 kg/m³ pour le béton armé.
Les proportions approximatives du béton conventionnel sont :
★ À maîtriser
Les classes d’exposition XF1 à XF4 correspondent aux attaques par gel-dégel, avec ou sans agent de déverglaçage.
Le gel-dégel peut provoquer fissuration interne ou superficielle, déchaussement des granulats, éclatement et écaillage de la couche superficielle du béton.
Lors de l’action d’un agent de déverglaçage, la fusion rapide de la glace entraîne un choc thermique superficiel et des pressions osmotiques liées à la concentration en NaCl, qui génèrent des contraintes internes puis des fissures et de l’écaillage.
Dans un mortier de rapport E/C = 0,6, une saturation S ≤ 90 % entraîne une contraction régulière au refroidissement, tandis que S > 90 % entraîne une dilatation lors du gel de l’eau dans les capillaires.
Compléments
Les dégradations par gel-dégel dépendent de la cyclicité, de la vitesse de variation de température, de la température minimale atteinte et de l’état local de saturation.
La prévention du gel-dégel comprend l’emploi d’un entraîneur d’air, la diminution du rapport E/C, l’évitement des granulats trop poreux et la protection du béton contre l’eau.
Saturation élevée → gel dans les capillaires → dilatation et fissuration
★ À maîtriser
Les conditions nécessaires à la corrosion sont : une réaction anodique sur l’armature, une réaction cathodique impliquant l’oxygène et l’eau, un électrolyte conducteur ionique dans le béton humide, un conducteur électronique dans l’armature
Dans le béton, l’acier est entouré d’une matrice basique de pH voisin de 12,5 qui favorise la formation d’une couche passive d’oxydes d’environ 5 à 20 nm. - Noda, 1990
La carbonatation fait diminuer le pH du béton d’environ 12,5 à moins de 9, ce qui dépassive les armatures et favorise leur corrosion.
🔄 En zone de cycles d’humidification-séchage, la pénétration se déroule ainsi :
La dépassivation par les chlorures commence lorsque le rapport [Cl⁻]/[OH⁻] atteint 0,6, valeur correspondant approximativement à 0,4 % de chlorures en masse de ciment.
Compléments
La carbonatation est principalement contrôlée par la diffusion du CO₂ dans les pores et sa profondeur suit la relation x = x₀ + k√t.
Les classes XC1 à XC4 désignent la corrosion des armatures induite par la carbonatation, tandis que XS concerne les chlorures marins et XD les chlorures d’autres origines.
Carbonatation : baisse du pH ; chlorures : ions Cl⁻ jusqu’à l’acier
★ À maîtriser
Les attaques chimiques du béton résultent notamment de la dissolution et de l’hydrolyse des hydrates, ainsi que de la précipitation de composés pouvant être nocifs ou non.
Les attaques sulfatiques peuvent former du gypse et de l’ettringite et lixivier la portlandite et les C-S-H ; les sulfates peuvent provenir de l’extérieur ou de constituants internes du béton.
Compléments
Les principaux constituants hydratés de la matrice cimentaire sont : la portlandite Ca(OH)₂, environ 20–25 %, les silicates de calcium hydratés C-S-H, environ 60–70 %, les aluminates de calcium hydratés, dont AFm et AFt
L’agressivité des eaux naturelles dépend notamment de : leur pH, leur teneur en CO₂ agressif, leur dureté, principalement liée à [Ca²⁺] et [Mg²⁺], la mobilité du milieu agressif
Les milieux acides sont caractérisés par un pH inférieur à 4 et peuvent comprendre les pluies acides et certains milieux industriels.
Dans les réseaux d’eaux usées, les bactéries SRB produisent du H₂S, qui diffuse dans l’air puis s’oxyde en acides et sulfates, entraînant une attaque sulfatique du béton.
La prévention des attaques chimiques repose notamment sur un béton compact, des additions minérales appropriées, des barrières physiques et le respect des dispositions normatives relatives aux classes XA.
Dissolution ou précipitation → porosité et fissuration → perte de résistance
★ À maîtriser
📌 Les réactions de gonflement interne comprennent la réaction alcali-granulats (RAG), qui implique la solution alcaline du béton et des phases réactives des granulats, et la réaction sulfatique interne (RSI), qui conduit à la formation d’ettringite différée.
Les RGI peuvent provoquer expansion, fissuration en réseau polygonal grossier, exsudation de gels siliceux, éclatements ponctuels de type popout pour la RAG et dégradation généralisée des parements.
La RAG est favorisée par un environnement humide de HR > 80 %, la présence de silice réactive et des granulats ou alcalins réactifs.
La RSI est favorisée par une humidité relative supérieure à 95 % et une élévation de température au jeune âge atteignant au moins 65 °C.
Compléments
Les RGI dépendent de la composition et des propriétés de transport du béton ainsi que des conditions environnementales, notamment l’humidité, la température et l’agressivité ionique.
Dans la RAG, la formation d’un gel expansif au niveau des granulats et des ITZ met en traction la matrice cimentaire et provoque des fissures, parfois jusque dans les granulats.
RAG : granulats réactifs ; RSI : ettringite différée
★ À maîtriser
Les roches se classent en trois types :
Les pierres tendres ont une résistance à la compression Rc ≤ 10 MPa, les pierres fermes 10 < Rc ≤ 40 MPa et les pierres dures Rc > 40 MPa.
Compléments
Les roches sédimentaires résultent du dépôt et de la solidification de sédiments organiques ou minéraux, tandis que les roches métamorphiques proviennent de roches préexistantes transformées par la température et la pression.
La pierre naturelle est employée en bâtiment, en travaux publics et en ouvrages d’art pour des usages esthétiques ou structurels, et ses ressources sont locales et diverses en France.
Les résistances à la compression indiquées pour les pierres sont de 5–275 MPa pour le calcaire, 150–225 MPa pour le granite, 30–250 MPa pour le grès et 80–210 MPa pour le marbre.
M-S-M : magmatiques, sédimentaires, métamorphiques
★ À maîtriser
📌 L’endommagement de la pierre peut être physique, chimique ou biologique, et ces origines sont souvent combinées avec un fort impact de l’eau.
Compléments
Les formes de dégradation par gel-dégel comprennent :
Les cycles d’imbibition-séchage de grande amplitude peuvent provoquer une desquamation en plaques de quelques millimètres à plusieurs centimètres d’épaisseur.
Les lichens peuvent pénétrer dans les microfissures et produire de l’acide oxalique, qui attaque les carbonates et peut former des oxalates de coloration ocre.
Les végétaux peuvent pénétrer leurs racines dans les fissures et exercer des pressions capables de fragmenter la pierre.
Altérations physiques, chimiques ou biologiques, souvent combinées par l’eau
★ À maîtriser
Une dilatation thermique différentielle entre matériaux peut engendrer des contraintes et fissurer la pierre.
Pour protéger la pierre, il est recommandé d’éviter les contacts et ruissellements d’eau, de limiter le contact entre pierres de natures différentes et de préférer un mortier de chaux aérienne aux mortiers modernes riches en sels et moins perméables.
Compléments
★ À maîtriser
Les coefficients de dilatation thermique indiqués sont de 20 à 100 × 10⁻⁶/°C pour le grès, 10 × 10⁻⁶/°C pour le calcaire et 3 à 4 × 10⁻⁶/°C pour le granit.
Une dilatation thermique différentielle entre matériaux crée des contraintes susceptibles de provoquer fissures ou microfissures.
L’incompatibilité entre une pierre calcaire et un mortier à base de ciment peut provoquer une désagrégation sableuse de la pierre. - Mello, 2004
La prévention des altérations de la pierre consiste à : limiter les contacts et ruissellements d’eau, étanchéifier si nécessaire, éviter le contact entre pierres de natures différentes, préférer la chaux aérienne aux mortiers modernes riches en sels et moins perméables, placer les pierres dures et denses au sol pour créer une coupure capillaire
Compléments
Les porosités accessibles à l’eau indiquées sont de 10 à 15 % pour le béton, de 20 à 30 % pour le mortier et inférieures à 1 à 2 % pour les roches.
Le diagnostic en vue du réemploi examine :
Dilatation différente → contraintes → fissures
★ À maîtriser
📌 La teneur en eau d’un matériau ne se confond pas avec la disponibilité de l’eau, exprimée par l’activité de l’eau aw.
En conditions favorables, les spores germent en hyphes, les hyphes se développent en mycélium et certains hyphes produisent des conidiophores qui relarguent des spores dans l’air.
Les champignons lignivores consomment les constituants lignocellulosiques du bois et diminuent ainsi ses propriétés mécaniques.
Compléments
L’eau peut réduire les résistances du bois à long terme sous chargement, accentuer le fluage et dégrader physiquement le matériau.
À l’interface bois-adhésif, l’eau peut provoquer (Wang et al., 2020) :
Spore → hyphe → mycélium → spores
★ À maîtriser
Compléments
La présence d’insectes à larves xylophages se repère surtout aux trous de sortie et aux vermoulures en tas ou en coulures.
Le lyctus attaque les bois riches en amidon, notamment le châtaignier, le chêne, le frêne, les bois tropicaux feuillus et les bois jeunes ; ses trous de sortie sont circulaires et mesurent 1 à 2 mm.
Le capricorne des maisons attaque les résineux, pond 20 à 100 œufs et présente un développement larvaire de 3 à 5 ans.
📌 La grosse vrillette attaque les feuillus et les résineux, particulièrement les bois déjà dégradés par des champignons de pourriture cubique ou fibreuse, tandis que la petite vrillette attaque les feuillus et les résineux sans cette association particulière indiquée.
★ À maîtriser
📌 Le décret du 23 mai 2006 impose la protection des bâtiments neufs contre les termites avant construction dans les zones couvertes par un arrêté préfectoral.
Compléments
Les termites souterrains peuvent traverser des interstices de l’ordre de 1 mm et dégrader notamment le bois, le papier, le carton, le polystyrène, des isolants et des gaines.
Les indices de termites souterrains comprennent des galeries, tunnels ou cordonnets sur des matériaux durs, de petits trous d’environ 2 mm dans les plâtres, et, dans le bois, des lacunes toujours vides de vermoulure tapissées de concrétions.
Les termites de bois secs nichent dans le bois sec sans communication avec le sol, et leur présence peut être signalée par des galeries contenant une vermoulure granuleuse d’environ 1 mm.
Termites souterrains : colonies dans le sol ; termites de bois sec : nid dans le bois
★ À maîtriser
Compléments
★ À maîtriser
Les principales problématiques sont :
La conception doit :
📌 La réaction au feu décrit la capacité d’un matériau à s’enflammer, tandis que la résistance au feu décrit sa capacité à assurer des fonctions désignées pendant une durée d’exposition à un scénario d’incendie.
Compléments
📌 Les correspondances indiquées sont SF avec R, PF avec E ou RE, et CF avec EI ou REI.
★ À maîtriser
🔄 La fabrication des briques d’adobe suit ces étapes :
La construction en bauge consiste à malaxer la terre avec de l’eau et des fibres végétales, empiler des boules sur un soubassement par couches d’environ 50 à 60 cm, battre chaque couche, tailler les faces et nettoyer les fibres qui dépassent ; le mur peut ensuite être enduit après scarification ou grattage.
Le pisé consiste à mélanger la terre avec environ 5 à 12 % d’eau, la placer dans un coffrage d’environ 20 cm de haut, la compacter, répéter le remplissage et le compactage, puis décoffrer immédiatement le mur.
Compléments
La terre allégée, comme le torchis, associe terre, eau et fibres végétales, éventuellement du sable, et sert notamment au remplissage de structures en bois.
Les briques de terre comprimée sont moulées et comprimées dans une presse, puis maçonnées ; elles peuvent contenir de la terre, de l’eau et éventuellement de la chaux ou du ciment.
★ À maîtriser
La cohésion d’une terre dépend de l’argile et de l’eau, et son comportement face à l’eau dépend de la quantité d’argile et de la nature des argiles.
Les terres présentent une grande variabilité, ce qui rend nécessaire l’analyse du sol avant d’en déterminer les usages possibles.
Compléments
📌 La kaolinite et la montmorillonite sont des argiles en feuillets, mais leur comportement gonflant dépend du type d’argile.
Principales réactions de gonflement interne
| Réaction | Mécanisme | Conditions citées |
|---|---|---|
| RAG | Réaction entre solution alcaline et phases réactives des granulats | HR > 80 %, silice réactive |
| RSI | Formation d’ettringite différée dans la matrice cimentaire | HR > 95 %, température au jeune âge ≥ 65 °C |
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1. Quelle combinaison décrit des moyens courants de prescrire la durabilité du béton ?
2. À quel type d’agression correspondent les classes d’exposition XF1 à XF4 ?
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Quelle part des dommages des ouvrages provient de pathologies des matériaux ?
Environ 42 %.
Quelles caractéristiques décrivent le béton et ses propriétés évolutives ?
C’est un matériau multiphasique, poreux et vieillissant, dont les propriétés évoluent dans le temps.
Que permettent les pores du béton ?
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