Réparation de structures en béton dans le milieu marin

Code: S.0029

Cycle de reconctruction volumétrique et de réparation des œuvres et des structures en béton sérieusement dégradées dans des environnements agressifs tels que le milieu marin, la montagne et l’industrie.

Produits utilisés

Phénomènes agressifs typiques du milieu marin

Le milieu marin est particulièrement agressif envers les œuvres en béton armé. Les mécanismes agressif et les pathologies dégénératives qui en découlent sont la conséquence d'interactions d’actions agressives de type chimique ou électrochimique résultant de la présence des sulfates, des composés de magnésium et des chlorures, par des actions physiques, en rapport avec la dissolution des liants, avec les pressions osmotiques des processus de cristallisation/recristallisation des sels hygroscopiques, avec les actions mécaniques : abrasion, cavitation, érosion, etc., induites par le mouvement des vagues, et ainsi de suite.

 

Immersion permanente contre immersion alternée

Bien évidemment, il existe des différences significatives entre les différentes conditions de service et d'exposition, selon que les structures en béton armé résultent : partiellement/alternativement immergées au lieu d'être totalement/en permanence immergées. Dans le premier cas, en effet, comme on peut le voir à partir de l'analyse des phénomènes électrochimiques à l'origine de la corrosion, dans les structures complètement immergées, la disponibilité réduite de l'oxygène libre implique une vitesse extrêmement réduite des processus. Totalement différente est la situation des structures partiellement ou en alternance immergées, pour l'intérêt particulier que les actions mécaniques liées aux vagues, l'alternance de l'état de saturation/séchage, pour les mécanismes complexes de lessivage avec les pressions osmotiques déterminées par la cristallisation de sels et ainsi de suite.

 

Distance du rivage

La distance du rivage à laquelle se trouvent les bâtiments a également un impact direct relatif aux phénomènes d'érosion auxquels sont soumises les structures. Le mouvement des vagues est plus accentué près de la rive, et donc aussi les effets « mécaniques » résultant de son action.

 

Les vents marins

Il ne faut pas sous-estimer également les mécanismes dégénératifs dus à l'action agressive du vent, exercée, entre autres, à une distance considérable du rivage. En réalité, les vents en spirale de la mer transportent des particules solides, fortement abrasives et les sels pulvérisés dans l'air par les vagues, transformés en aérosols. Ces sels qui se déposent sur les surfaces en béton, se stabilisant dans les porosités, proviennent des cristaux qui se développent progressivement, déterminant des conditions de sollicitation capables d'induire des fissures. Les aérosols peuvent également contenir sur une large échelle les agressifs présents dans l'eau de mer, avec toutes les complications interactives qui en découlent.

 

Le “fouling”

Il s’agit d’un type d'attaque qui affecte surtout les zones directement baignées par la mer, déterminé par le revêtement des structures par des dépôts formés à partir d'organismes végétaux et animaux, connus dans leur ensemble sous le terme « fouling » : le phénomène a des valeurs de quantité élevées : dans l'Adriatique, par exemple, les dépôts peuvent varier entre 80 et 90 kg/an/mètre carré. L'action agressive, très complexe, est liée à la production d'acides organiques, par l'intermédiaire du métabolisme de certais macro et micro-organismes composant le « fouling », qui neutralisent l'alcalinité du conglomérat, dépassant les armatures et provoquant la précipitation des sels dans les pores capillaires.

 

Agressions chimiques

L'agression chimique de l'eau de mer, dans son contact direct ou indirect avec le béton, est principalement due au sulfate de magnésium (MgSO4) qui réagit avec l'hydroxyde de calcium libre de ciment hydraté (Ca(OH)2) pour former du calcium de sulfate et en précipitant l'hydroxyde de magnésium, réagit avec l'aluminate tricalcique hydraté afin de former du calcium de sulfoaluminate, expansif, avec un effet perturbateur. L’attaque chimique/électrochimique s’explique aussi par la réaction du dioxyde de carbone (CO2) avec l'hydroxyde de calcium (carbonatation).

 

Remarques sur l’assainissement

En règle générale, donc, les phénomènes qui entraînent la dégradation des structures en béton armé sont nombreux, de nature différente, souvent co-agents :

  • Processus chimiques : attaque acide, attaque sulfatée, action des chlorures
  • Processus phisico-mécaniques : fissuration, érosion, cycles gel dégel, processus de récristallisation
  • Processus  biologiques : action de lichens, algues, champignons, fouling
  • Corrosion : les processus agressifs cités comportent ou sont sinon accompagnés, dans la plupart des cas, de la corrosion des armatures (« pathologie » extrêmement importante, en particulier pour les reflets comportant sur la « sécurité » des structures)

D'après la description des phénomènes dégénératifs examinés, il est possible de déduire que la résistance à l'agression de l'atmosphère marine, par une structure en béton armé, avec d'autres conditions étant égales par ailleurs, augmente avec la diminution de la quantité d'hydroxyde de calcium libéré par hydrolyse depuis le processus d'hydratation du ciment, ainsi que la diminution de la perméabilité, à la fois intrinsèque et structurelle du conglomérat. Les phénomènes de dégradation les plus importants sont également liés à ou en corrélation avec la perte de l'alcalinité du conglomérat et aux processus de corrosion en charge des armatures.

 

Matériaux pour la reconstruction

Le choix du système de ciment le plus approprié pour la reconstitution et/ou le revêtement est d'une importance fondamentale. La morphologie de la dégradation, en particulier en termes de taille, oriente les premières indications de sélection. Les épaisseurs de reconstruction, par exemple, déterminent le choix entre un système coulable (sections élevées) et un thixotrope (pour des épaisseurs plus réduites), en orientant autant en ce qui concerne le diamètre maximal de l'agrégat. Pour les autres caractéristiques, il est nécessaire de se référer aux causes et aux mécanismes à l’origine de la dégradation et aux performances essentielles de type chimique, physique et mécanique mentionnées ci-dessous :

  • Imperméabilité.
  • Résistance à la pénétration des chlorures.
  • Résistance à l’attaque sulfatée.
  • Résistance électrique.
  • Développement réduit en hydroxide de calcium (capacité superpouzzolanique élevée).
  • Adhérence aux supports.
  • Cohésion élevée de mélange (capacité antidiluvienne).
  • Stabilité dimensionnelle (fonction de contrôle du retrait).
  • Module élastique correct.
  • Structure composite, renforcée de fibres, avec une isotropie plus favorable.

 

Les propriétés et les performances identifiées trouvent des solutions particulièrement favorables dans les produits suivants qui sont basés sur la technologie des composites de ciment renforcés de fibres, fonctionnellement intégrés avec une charge ultrafine et réactive (microsilicates), très élevé au niveau pouzzolanique. GROUT CR, l'un des principaux produits dans ce contexte, est un mortier de ciment composite, anti-diluvien, à retrait contrôlé, à la consistance coulable, à base de ciment à haute résistance, de charges superpouzzolaniques, de microfibres minérales silicates, d’agrégats sélectionnés, d’agents anti-retrait et de compléments spécifiques, pour la construction, la réparation et le revêtement de protection des ouvrages hydrauliques, structures marines et sous-marines, des bâtiments en présence d’agressifs chimiques et physiques, des eaux antidiluviennes, des milieux marins, de l’industrie et des montagnes. Les mêmes caractéristiques se retrouvent également dans le mortier thixotrope à  très haute performance REPAR TIX HG.

 

 

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