béton en site maritime

centre d'Etudes techniques maritimes et fluviales

Guide dutilisation du btonen site maritime

Notice n PM 08-01 Avril 2008

Guide dutilisation du bton en site maritime

Centre Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales

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AVANT-PROPOS

Le prsent document est un guide sur lutilisation du bton dans les ouvrages maritimes. Sans se substituer aux normes et rglements existants, il a pour objectif dapporter des informations pratiques afin de faciliter la formulation du bton la plus approprie pour la ralisation dun ouvrage fonctionnel, conomique et durable dans un environnement maritime. Il rappelle galement les rgles de lart principales relatives la mise en uvre, au contrle de la fabrication et de la mise en oeuvre du bton et la gestion de lentretien des ouvrages en bton. Il sadresse essentiellement aux matres duvre qui ont prparer un projet douvrage en bton dans un environnement maritime, mais aussi tous les acteurs de la construction dans les ports et sur le littoral maritime en France mtropolitaine et outre-mer. Ce document traite donc du matriau bton essentiellement pour les ouvrages intrieurs aux ports maritimes, mais il peut aussi sappliquer aux ouvrages de protection des ports, aux ouvrages de protection du littoral et aux tablissements de signalisation maritime. La rdaction du guide a t confie principalement aux CETE du Sud-Ouest et de lOuest, du fait notamment de leur exprience dans les travaux maritimes. En 2004, la nouvelle Equipe de Recherche Associe au CETMEF du CETE de lOuest et base Saint-Brieuc a t charge de rdiger la version finale tenant compte de la nouvelle norme NF EN 206-1. La rdaction dfinitive intgre donc les dernires volutions normatives et rglementaires, en particulier le nouveau fascicule 65 du cahier des clauses techniques gnrales des marchs publics de travaux approuv par arrt du 06 mars 2008.

Le directeur du CETMEF

Geoffroy CAUDE


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COMIT DE RDACTION ET DE RELECTURELa rdaction de ce document a t assure par : Benot THAUVIN Michel MENGUY CETE de lOuest LRPC de Saint Brieuc CETE de lOuest LRPC de Saint Brieuc

Ont particip son laboration : Abasse ABDALLAH Vronique BAROGHEL-BOUNY Pierre BERGA Philippe CHUBILEAU Grard DELALANDE Jean-Marie GEOFFRAY Gilbert GRIMALDI Patrick GUIRAUD Aldric HAUCHECORNE Pascal LEBRETON Alain LE MEHAUTE Gilles LE MESTRE Manuel LE MOINE Robert LE ROY Christian NAVECH Jean-Luc PERSON Karim OUNOUGHI Denis ROUANET Jean-Jacques TRICHET Nicolas ROUXEL DE 976 LCPC LRPC de Bordeaux Service Navigation de la Seine LRPC dAngers LRPC de Clermont-Ferrand CETMEF CIMBton CETMEF CETMEF LRPC de Saint-Brieuc LRPC de Saint-Brieuc DIR Nord-Ouest LCPC LRPC de Bordeaux Port Autonome de Marseille LRPC de Bordeaux Conseil Gnral des Alpes-Maritimes CETMEF LRPC de Saint Brieuc

Des professionnels du ciment et du bton ont galement t consults : lATILH (Association Technique de lIndustrie des Liants Hydrauliques) le CERIB ( Centre dEtudes et de Recherches de lIndustrie du Bton) le CIMbton (Centre dinformation sur le ciment et ses applications) le FIB ( Fdration de lIndustrie du Bton) le SNBPE (Syndicat National du Bton Prt lEmploi) le SNPB ( Syndicat National du Pompage du Bton)

Relecteurs : Jean-Claude BASTET Pierre BERGA Guillaume DE VAUX Yannick FAGON Christian FAUVEL Pascal GILLERON Bruno GODART Grard KITTEL Sbastien LHERMITE Nicolas MENARD Etienne NAUDE Nicolas ROUXEL Didier SEHIER LRPC dAix-en-Provence LRPC Bordeaux DTM Brest DDE 29 DDE 35 LRPC Rouen LCPC LRPC Lille Port Autonome de Nantes-Saint-Nazaire Port Autonome de Nantes-Saint-Nazaire Port Autonome de Bordeaux LRPC Saint-Brieuc DDE 56

Le CETMEF les remercie tous pour leur contribution cet ouvrage.


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Chapitre 1 Introduction gnrale

SOMMAIRE1. INTRODUCTION GNRALE ___________________________________________ 71.1 1.2 1.3 1.41.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6

Champ dapplication du guide ______________________________________________7 Objectif du guide _________________________________________________________8 Contenu, articulation des chapitres __________________________________________8 Quest-ce que le bton ?____________________________________________________9Les ciments ___________________________________________________________________9 Les granulats _________________________________________________________________13 Les additions _________________________________________________________________15 Les adjuvants_________________________________________________________________17 Les ajouts ___________________________________________________________________17 Leau de gchage _____________________________________________________________18

2. SPECIFICITES DES OUVRAGES EN BETON EN ENVIRONNEMENT MARITIME ______________________________________________________________ 192.1 2.2 2.32.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6

Typologie des ouvrages ___________________________________________________19 Construction ____________________________________________________________20 Agressivit du milieu _____________________________________________________21Gnralits __________________________________________________________________22 Attaques externes sur le bton seul ________________________________________________23 Attaques internes du bton ______________________________________________________24 Cycles de gel-dgel ____________________________________________________________26 Corrosion des armatures ________________________________________________________27 Bilan des attaques du bton pour un ouvrage maritime ________________________________28

3.

BETON EN SITE MARITIME, EXIGENCES ET SPECIFICATIONS __________ 303.13.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4

Exigences performantielles ________________________________________________30Rsistance mcanique __________________________________________________________30 Exigences esthtiques __________________________________________________________34 Ouvrabilit __________________________________________________________________35 Exigences de durabilit _________________________________________________________38

3.2 3.3

Rfrentiel technique _____________________________________________________42 Stipulations _____________________________________________________________42Gnralits __________________________________________________________________42 Dure d'utilisation du projet _____________________________________________________45 Types de bton _______________________________________________________________45 Classes d'exposition ___________________________________________________________46 Classes de teneur en chlorures ___________________________________________________50 Spcifications principales pour la composition et les proprits du bton __________________52 Prvention contre les risques d'alcali-raction _______________________________________56 Prvention contre les risques de raction sulfatique interne _____________________________58 Enrobage des armatures ________________________________________________________62 Autres spcifications___________________________________________________________67 Les indicateurs de durabilit _____________________________________________________72 Les tmoins de dure de vie _____________________________________________________73

3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.3.8 3.3.9 3.3.10

3.43.4.1 3.4.2

Durabilit et approche performantielle ______________________________________71

3.53.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5

Btons aux nouvelles performances _________________________________________75Btons autoplaants (BAP) ______________________________________________________75 Btons Hautes Performances (BHP) _______________________________________________76 Btons fibrs _________________________________________________________________77 BFUP_______________________________________________________________________78 Produits spciaux _____________________________________________________________78

3.63.6.1 3.6.2

Armatures en acier inoxydable_____________________________________________78Nuances dacier inoxydable _____________________________________________________79 Avantages et inconvnients______________________________________________________79Page 5




4.

MISE EN UVRE DU BETON __________________________________________ 814.14.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5

Structures coules en place ________________________________________________81Fabrication du bton ___________________________________________________________81 Transport du bton ____________________________________________________________82 Matriels couramment utiliss pour le transport du bton ______________________________84 Cas spcifique du bton coul sous l'eau ___________________________________________85 Dispositions constructives_______________________________________________________88

4.24.2.1 4.2.2 4.2.3

Prfabrication___________________________________________________________89Fabrication des lments en bton ________________________________________________89 Transport et stockage __________________________________________________________91 Blocs de dfenses prfabriqus ___________________________________________________91

4.34.3.1 4.3.2

Environnement__________________________________________________________91Aspect lgislatif_______________________________________________________________91 Mesures de protection du milieu _________________________________________________91

5.

CONTRLE DE LA QUALITE __________________________________________ 935.1 5.2 5.3 5.45.4.1 5.4.2 5.4.3

Dmarche ______________________________________________________________93 Exigences du Dossier de Consultation des Entreprises__________________________93 Analyse des offres________________________________________________________95 Contrle extrieur _______________________________________________________95Analyse des plans d'assurance qualit (PAQ) ________________________________________95 Vrification du contrle intrieur _________________________________________________96 Epreuves ____________________________________________________________________97

6.

GESTION DES OUVRAGES ___________________________________________ 1016.1 6.26.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5

Dispositions constructives ________________________________________________101 Surveillance ___________________________________________________________101Gnralits _________________________________________________________________101 Dossier d'ouvrage ____________________________________________________________101 Surveillance continue de l'ouvrage _______________________________________________102 Visites d'valuation. __________________________________________________________102 Inspections dtailles _________________________________________________________102

6.36.3.1 6.3.2

Suivi des paramtres de durabilit du bton _________________________________103Gnralits _________________________________________________________________103 Mthodologie _______________________________________________________________103

7.

APPLICATION ______________________________________________________ 107

ANNEXES ________________________________________________________ 109


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1. INTRODUCTION GNRALELagressivit trs importante et les contraintes spcifiques de lenvironnement marin ont motiv la rdaction de ce Guide dutilisation du bton dans les ouvrages maritimes . Ce guide rpond plusieurs critres : Il est consacr aux travaux en site maritime : il sapplique aux ouvrages portuaires et maritimes et aborde donc les contraintes spcifiques de lenvironnement marin. Il prend en compte les textes rglementaires les plus rcents, notamment les dernires volutions normatives. Il voque les dernires volutions techniques notamment concernant lamlioration des performances des btons. Il est oprationnel et nourrit lambition de rpondre aux proccupations en matire de rdaction des cahiers des charges relatifs la formulation du bton, sa fabrication, sa mise en uvre et au contrle de sa qualit. Il se veut pdagogique : au fil du texte des rappels de notions de bton permettent au lecteur de complter ses connaissances et de mieux apprhender les conseils et les recommandations. Enfin, il ambitionne dtre convivial grce de nombreuses illustrations et des fiches pratiques. 1.1 CHAMP DAPPLICATION DU GUIDE Ce document sadresse dune faon gnrale aux matres douvrages, aux matres duvres, aux gestionnaires mais aussi aux laboratoires ayant traiter des problmes lis lutilisation du bton en milieu maritime. Le guide intresse les ouvrages situs en mtropole mais galement dans les DOM-TOM. Il sapplique au bton non arm (NA), arm (BA) et prcontraint (BP) utilis pour la construction douvrages en site maritime (ouvrages lintrieur ou lextrieur des zones abrites des ports maritimes) tels que les appontements, les quais, les digues, les ouvrages de soutnement, les ouvrages mobiles, les passerelles et les ouvrages de construction et de rparation navales. Le guide sapplique au bton coul en place, quil soit fabriqu en centrale de Bton Prt lEmploi (BPE) ou en centrale de chantier. Il sapplique aussi au bton prfabriqu, que ce soit en usine, dans des installations portuaires comme des formes de radoub ou sur des aires spcialement amnages sur le chantier. Le guide ne traite pas spcifiquement: - du bton destin aux ouvrages dart routiers proches de la mer mais situs en dehors des ports maritimes, - du bton dans le cadre de lentretien et des rparations des ouvrages, - du bton projet qui est un bton spcifique utilis principalement en rparation et en confortement. En outre, pour les ouvrages en site fluvial, on pourra se reporter au guide publi par le CETMEF et VNF [35] intitul Le bton dans les ouvrages fluviaux paru en dcembre 1999. Enfin, pour les ouvrages en bton prcontraint, le lecteur pourra galement se reporter au guide publi par le CETMEF Utilisation du bton prcontraint en site aquatique Elments de rflexion [42].


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1.2 OBJECTIF DU GUIDE Le prsent guide a pour objectif principal dapporter des informations pratiques afin de faciliter le choix du bton le plus appropri pour la ralisation dun ouvrage maritime conomique et durable. Il doit permettre : au matre douvrage : de dfinir son programme en matire de bton (dure dutilisation du projet, exigences esthtiques, contraintes techniques et environnementales, niveau de service de louvrage,) ; au matre duvre : de dfinir les stipulations du cahier des charges en matire de formulation, de fabrication, de mise en uvre et de contrle de la qualit du bton ; lexploitant : dtre sensibilis la problmatique du bton notamment concernant les agressions spcifiques lenvironnement marin et aux pathologies ventuelles correspondantes, de prendre en compte la notion de durabilit afin doptimiser les cots dentretien et de maintenance et de minimiser les gnes pour lexploitation, au professionnel de laboratoire : de conseiller et dassister le matre duvre et lexploitant.

1.3 CONTENU, ARTICULATION DES CHAPITRES Le guide sarticule autour de sept chapitres. Ces chapitres suivent le cheminement des problmatiques rencontres et des besoins pour dfinir, formuler, fabriquer,mettre en oeuvre et contrler un bton qui soit : adapt louvrage concern (type douvrage, mode de construction, dure dutilisation du projet), adapt sa technique de mise en uvre durant la phase de construction, performant et durable durant la vie de louvrage (performance mcanique et rsistance aux actions de lenvironnement). Le chapitre 2 Spcificits des ouvrages en bton en environnement maritime prsente le contexte et la problmatique de la construction des ouvrages en bton en milieu portuaire et plus largement maritime. Sont abordes les spcificits lies la typologie des ouvrages, la phase de construction et aux agressions de lenvironnement marin. Le chapitre 3 Les btons en site maritime permet de dfinir le bton. A partir des lments de contexte prsents au chapitre 2, ce chapitre dcrit les exigences (mcaniques, douvrabilit, esthtiques, de durabilit) que devra satisfaire le bton. Il prsente ensuite le rfrentiel technique (normes, rglements, guides techniques) et les spcifications qui permettront au matre douvrage et au matre duvre de dfinir et prescrire un bton rpondant aux exigences prcdemment voques. Le chapitre se termine par une prsentation sur des btons spciaux ou innovants qui, par certaines de leurs caractristiques et de leurs proprits, prsentent des avantages pour la construction en site maritime. Aprs avoir prescrit le bton au chapitre 3, le chapitre 4 Mise en uvre dcrit les diffrentes techniques de mise en uvre, les modalits de fabrication, de transport, de coulage,et en prcise les prcautions prendre chacune de ces tapes. Il donne galement les rgles de lart et les prcautions prendre afin de prserver le milieu aquatique.


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Le chapitre 5 Contrle de la qualit a pour objectif de dfinir les modalits dorganisation et le contenu du contrle de la qualit en phase dexcution. Ce contrle est fondamental. Le guide permet dune part au matre duvre de rdiger son cahier des clauses techniques particulires (CCTP) en matire de contrle de la qualit et dautre part au laboratoire dassister le matre duvre et de proposer un plan de contrle adapt. Le chapitre 6 Gestion des ouvrages donne des pistes pour une gestion organise et optimise dun patrimoine douvrages maritimes en bton et dcrit les prcautions dentretien prvoir. Le chapitre 7 Applications est un outil directement oprationnel pour le matre duvre. Il est constitu dun lot de fiches pratiques. Pour chaque type douvrage, les fiches pratiques prsentent sous forme synthtique les spcifications adaptes louvrage en fonction de la zone dexposition, les techniques de mise en uvre et les contrles correspondants.

1.4 QUEST-CE QUE LE BETON ? Facile mouler et compatible avec lacier, le bton est le matriau de construction le plus largement utilis. Il permet de raliser des portes importantes et des formes complexes. Cest pour lessentiel un mlange de grains minraux de dimensions variables et deau. Certains minraux, appels granulats, sont inertes. Dautres, les liants, ragissent avec leau en formant une pte qui fait prise et qui durcit dans lair ou sous leau en donnant naissance un matriau composite de hautes performances. Il peut tre utilis tel quel ou renforc par des armatures. On parle alors de bton arm, prcontraint, fibr, Des constituants complmentaires comme les adjuvants sont incorpors faible dose dans le mlange. Ils ont pour action de provoquer les modifications recherches de ses proprits ltat frais ou durci. Le bton se prsente donc sous deux tats physiques successifs : tout dabord sous la forme dun mlange plus ou moins liquide, le bton frais, puis progressivement sous la forme dun matriau solide, sorte de pierre artificielle, le bton durci. Le premier tat permet la mise en place du bton dans son contenant (coffrage, moule). Cette facult douvrabilit est caractrise par la consistance. Le deuxime constitue le produit fini. Propos sous la forme et laspect souhaits, il doit notamment fournir les rsistances mcaniques exiges tout en assurant la durabilit. On considre quun bton est durable sil conserve aussi longtemps que ncessaire (dure dutilisation du projet), la fois son intgrit structurelle et les qualits requises. Cette facult est mise lpreuve par les contraintes dexploitation des ouvrages, mais aussi par les diverses agressions de lenvironnement ambiant. Dans le prsent document, on traitera les spcificits des ouvrages construits en site maritime, milieu particulirement svre qui impose de prendre des dispositions adaptes. 1.4.1 Les ciments Les ciments sont des liants hydrauliques (par opposition aux liants hydrocarbons). Cela signifie quils ont la capacit de former en prsence deau une pte qui durcit mme en labsence dair comme, par exemple, sous leau. Ils sont constitus de silicates et daluminates anhydres. En prsence deau, ces lments shydratent et forment par cristallisation des produits plus stables ce qui provoque la prise du ciment. Les ciments Portland rsultent du broyage du clinker, produit obtenu aprs la cuisson haute temprature dun mlange de calcaire et dargile (et dventuelles additions comme le gypse).


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1.4.1.1 Caractristiques normalises des ciments courants Les ciments courants sont couverts par la norme NF EN 197-1 de fvrier 2001 qui spcifie la composition, les exigences et les critres de conformit. Les ciments conformes cette norme, gchs et mlangs avec des granulats et de leau de faon approprie, doivent conserver au bton une ouvrabilit pendant quelques heures afin de permettre son transport et sa mise en uvre, et aprs des priodes prdtermines, atteindre des niveaux de rsistance fixs par le cahier des charges. 1.4.1.1.1 Types de ciments Les ciments courants sont diviss en cinq types principaux : CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V Ciment Portland, Ciment Portland compos, Ciment de haut fourneau, Ciment pouzzolanique, Ciment compos (au laitier et aux cendres).

On distingue plusieurs ciments appartenant au mme type principal grce lassociation des lettres suivantes : A, B ou C pour le clinker (selon la proportion), S pour le laitier de haut fourneau, D pour la fume de silice, P pour la pouzzolane naturelle, Q pour la pouzzolane naturelle calcine, V pour les cendres volantes siliceuses, W pour les cendres volantes calciques, L ou LL pour le calcaire suivant la teneur totale en carbone organique.


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1.4.1.1.2 CompositionConstituants principauxCiment Portland CEM I CEM II / A Ciments Portland composs CEM II / B CEM III / A Ciment de haut fourneau CEM III / B CEM III / C CEM IV / A Ciment pouzzolanique CEM IV / B CEM V / A Ciment compos CEM V / B6 20 21 35 36 65 66 80 81 95 11 35 36 55 18 30 31 50 18 30 31 50 100 94 80 79 65 64 35 34 20 19 5 89 65 64 45 64 40 38 20

Clinker Autre constituant principal (laitier, fume de silice, pouzzolanes, cendres volantes, schiste calcin, calcaire) Laitier de haut fourneau

Fume de silice, pouzzolanes, cendres volantes

Pouzzolanes, cendres volantes siliceuses

Les ciments CEM II, III, IV et V sont associs aux lettres A et B (le CEM III est aussi associ la lettre C ) qui correspondent une proportion plus ou moins importante de clinker. Comme lillustre le tableau ci-dessus, un ciment dsign avec la lettre A contiendra davantage de clinker quun ciment dsign avec la lettre B et, a fortiori, quun ciment C . Un ciment de type B contiendra donc plus de constituants principaux autres que le clinker (laitier de haut fourneau, fume de silice, pouzzolanes, cendres volantes, schiste calcin, calcaire) quun ciment de type A . On pourra galement noter que la proportion de laitier de haut fourneau (dans les ciments CEM III et CEM V) peut tre relativement importante (jusqu 95 % dans le CEM III/C) alors que les autres constituants principaux sont gnralement prsents dans une moindre mesure (jusqu 35 % dans la plupart des cas, jusqu 55 % pour certains ciments). 1.4.1.1.3 Dsignation normalise Les ciments sont dsigns en particulier par leur type et par un nombre indiquant la classe de rsistance la compression (valeur exprime en MPa). Le type du ciment a t dcrit au paragraphe 1.4.1.1.1 La classe de rsistance est note N si le ciment a une classe de rsistance court terme ordinaire et R si sa classe de rsistance court terme est leve. La rsistance court terme dun ciment est une rsistance en rupture la compression et doit tre dtermine conformment la norme NF EN 196-1, aprs deux ou sept jours.


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Par exemple un ciment Portland compos contenant au total une quantit de laitier granul de haut fourneau (S), de cendres volantes siliceuses (V) et de calcaire (L) comprise entre 6 et 20 % en masse, appartenant la classe de rsistance 32,5, et prsentant une rsistance court terme leve, est identifi par : Ciment Portland compos NF EN 197-1 CEM II/A-M (S-V-L) 32,5 R CE 1.4.1.2 Ciments courants caractristiques complmentaires normalises Pour les travaux la mer, certaines proprits complmentaires des ciments peuvent tre requises. Elles font lobjet de normes spcifiques. 1.4.1.2.1 Ciments pour travaux la mer (PM) NF P 15-317 Les ciments nont pas tous la mme capacit rsister aux agressions chimiques lies lexposition leau de mer. Lemploi de ciments prsentant des caractristiques adaptes de rsistance ces agressions est donc indispensable. Ces ciments prsentent des teneurs limites en aluminate tricalcique (C3A) qui leur permettent de confrer au bton une rsistance accrue lagression des ions sulfate en prsence dions chlorure, au cours de la prise et tout au long de la vie de louvrage. Ces ciments comportent la mention PM sur lemballage et le bon de livraison. 1.4.1.2.2 Ciments pour travaux en eaux haute teneur en sulfates (ES) XP P 15-319 Les eaux slniteuses constituent un milieu particulirement agressif, qui ncessite lemploi de ciments spcifiques. Ces ciments pour travaux en eaux haute teneur en sulfates prsentent des teneurs en aluminates tricalcique (C3A) qui leur permettent de confrer au bton une rsistance accrue lagression des ions sulfate au cours de la prise et tout au long de la vie de louvrage. Ces ciments comportent la mention ES sur lemballage et le bon de livraison. 1.4.1.2.3 Ciments teneur en sulfures limite (CP) NF P 15-318 Ces ciments ont une teneur en sulfures infrieure une valeur donne. La norme prvoit deux classes notes CP1 et CP2. Ils sont destins aux ouvrages en bton prcontraint. Ils comportent la mention CP sur lemballage et le bon de livraison. 1.4.1.3 Autres ciments Dautres types de ciments existent. Ils diffrent des ciments courants (CEM I V) par leur composition et certaines de leurs proprits. Il sagit notamment du ciment daluminates de calcium (anciennement ciment alumineux fondu, NF P 15-315) et du ciment prompt naturel dont les caractristiques peuvent tre utiles pour certains travaux la mer. 1.4.1.3.1 Ciment daluminates de calcium (EN 14647) Tout en ayant un temps de prise normal, ce ciment se distingue par sa capacit dvelopper, en bton, de hautes rsistances mcaniques trs court terme : 30 MPa six heures. Son hydratation ne donne pas lieu la formation dhydroxyde de calcium, ce qui confre au bton une bonne tenue aux eaux pures, aux eaux sulfates et leau de mer. Ces deux caractristiques en font un ciment trs bien adapt pour les travaux en environnement marin. A la bonne durabilit des btons confectionns avec ce ciment, il offre en plus la possibilit de raliser certains travaux entre deux mares hautes et permet des remises en service rapides, ce qui est difficile avec les ciments courants.


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Sa durabilit en milieu maritime est atteste par plusieurs ralisations qui, soixante-dix ans plus tard, taient en parfait tat. On peut notamment citer un quai sur le port dHalifax en 1930 au Canada et le Montrose Bridge en 1930 en Ecosse. Toutefois, son cot relativement lev en limite lutilisation. Lemploi du ciment alumineux fondu ncessite de plus certaines prcautions regroupes dans la norme P 15-316 Emploi du ciment alumineux fondu en lments de structure . En particulier, il est impratif de respecter les deux rgles suivantes : le rapport eau totale/ciment (E/C) doit toujours tre infrieur ou gal 0,40 ; le dosage en ciment ne doit jamais tre infrieur 400 kg/m3. 1.4.1.3.2 Ciment prompt naturel (NF P 15-314) Les constituants de ce ciment lui confrent des proprits particulires de prise et de durcissement rapides, de quelques minutes une demi heure, et de rsistance aux acides, aux sulfates et leau de mer. Le ciment prompt naturel est agr Prise Mer (norme NF P 15-317). Les rsistances en compression sont faibles court terme (minimum garanti de 19 MPa 28 jours) mais progressent pendant plusieurs annes, avec la compacit du bton, assurant ainsi une bonne durabilit. En pratique, ce ciment, peu utilis pour les btons de structure, a des proprits trs intressantes pour les travaux urgents : colmatage de fissures, aveuglement de voies deau, scellement, calfatage, travaux entre mares, enduits impermables. La formulation dun bton de ciment prompt diffre peu de celle des btons courants. La modulation du temps de prise seffectue par ajout dacide citrique (les retardateurs pour ciment Portland ne sont pas efficaces avec ce ciment). Le dosage en ciment est compris entre 500 et 600 kg/m3.

Pour les travaux de scellement et de calage, il est souhaitable de lui prfrer des produits prts lemploi admis la marque NF-Produits spciaux pour les constructions en bton hydraulique. 1.4.2 Les granulats Le granulat est constitu dun ensemble de grains minraux qui, selon leurs dimensions (comprise entre 0 et 125 mm), se situe dans lune des familles suivantes : fillers, sablons, sables, graves, gravillons, ballast, enrochements.

Les granulats sont obtenus en exploitant des gisements de sable et de gravier dorigine alluvionnaire, terrestre ou maritime, en concassant des roches massives, ou encore par le recyclage de produits tels que les matriaux de dmolition .


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La nature minrale des granulats est un critre fondamental pour leur emploi, chaque roche possdant des caractristiques spcifiques en terme de rsistance mcanique, de tenue au gel et de proprits physico-chimiques. Les granulats les plus usuels pour la fabrication des mortiers et des btons sont labors partir de matriaux dorigine alluvionnaire (granulats rouls ou concasss) ou partir de roches massives (granulats concasss). La taille dun granulat rpond des critres granulomtriques prcis. Les granulats sont classs en fonction de leur granularit (distribution dimensionnelle des grains) dtermine par analyse granulomtrique laide de tamis ou dun vidogranulomtre. Le granulat est dsign par le couple d/D avec : d : dimension infrieure du granulat, D : dimension suprieure du granulat. Granulats les plus courants en travaux maritimes Familles Dimensions Caractristiques 0/D D < 2 mm avec au moins Fillers 85 % de passant 1,25 mm et 70 % de passant 0,063 mm 0/D d = 0 et D 4 mm Sables 0/D D 6,3 mm Graves d/D d 2 mm et D 63 mm Gravillon s d/D d = 31,5 mm et D = 50 ou 63 mm Ballasts

Les intervalles d/D et 0/D sont appels classes granulaires. Les granulats doivent tre conformes des normes. Ils constituent le squelette du bton. La rgularit de leurs caractristiques conditionne donc celles du bton. Les granulats pour btons font lobjet de deux principales normes de rfrence. La norme NF EN 12620 - Granulats pour bton

Cette norme dfinit des catgories pour chaque caractristique des granulats et des fillers utiliss dans la fabrication du bton. Elle spcifie les caractristiques (physiques et chimiques) relatives lvaluation de la conformit des granulats et au systme de matrise de la production. La norme XP P 18-545 Granulats : lments de dfinition, conformit et codification Cette norme dfinit les rgles gnrales permettant deffectuer les contrles des granulats. Elle regroupe en codes les catgories dfinies dans la norme NF EN 12620 pour les divers usages possibles. Dans son article 10, Granulats pour btons hydrauliques et mortiers , cette norme prcise les spcifications sur les granulats destins constituer des btons. Leurs principales caractristiques sont repres par des codes A, B, C ou D. Cette norme dfinit laide de cette codification les valeurs des spcifications adaptes certains types douvrage.


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1.4.3 Les additions Les additions sont dfinies dans la norme NF EN 206-1 Bton. Partie 1 : Spcification, performances, production, et conformit davril 2004. Une addition est un matriau minral finement divis et pouvant tre ajout au bton afin damliorer certaines de ses proprits ou pour lui confrer des proprits particulires . Les additions ont deux modes daction : un effet sur la granulomtrie, dit galement effet filler , qui est un remplissage par les lments les plus fins (additions) des vides laisss par les lments les plus gros (sables), et, ventuellement, une contribution directe la rsistance par la formation dhydrates, en gnral long terme. Les additions pouzzolaniques (cendres volantes, fumes de silices) ont la capacit de se combiner avec la chaux libre par le ciment pour former des silicates de calcium hydrats. Les laitiers sont activs par le ciment mais prsentent une hydraulicit qui leur est propre. Enfin, les fillers calcaires peuvent produire, par laction des aluminates du ciment, des hydrates dun autre type (carboaluminates). Par ailleurs, ils acclrent lhydratation du ciment Portland. Les lments fins (de taille infrieure 80 m) contenus dans le bton ont une influence bnfique sur la limitation du ressuage, la cohsion du bton ltat frais, la compacit et laspect des parements. La norme NF EN 206-1 distingue deux types daddition minrale : les additions quasiment inertes, de type I, les additions caractre pouzzolanique ou hydraulique latent, de type II. Cette notion de type daddition est lie au fait que certaines additions (celles de type II et certaines de type I) ont un rle bnfique sur les performances du bton (en terme de rsistance, de durabilit) et que cette aptitude peut tre prise en compte dans la formulation du bton, en rduisant notamment la quantit de ciment : lexigence relative au dosage minimal en ciment est remplace par la mme exigence applique au liant quivalent (voir Art 3.3.6 du guide). La norme NF EN 206-1 et son annexe nationale NA (5.2.5.2.1) reprennent pour cela le concept de coefficient k.

La norme NF EN 206-1 dfinit les modalits de prise en compte de ces additions : Leq = C + k.A Leq: C : A : k : Liant quivalent [kg/m3] Quantit de ciment [kg/m3] Quantit d'addition [kg/m3] Coefficient de prise en compte de l'addition


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Les additions actuellement normalises en France sont les suivantes : Addition siliceuse Norme NF P 18-509 Type I k 0,20 DfinitionLes additions siliceuses sont des produits finement diviss, constitus plus de 96,0 % (valeur spcifie infrieure) et plus de 93,5 % (valeur limite absolue infrieure), par de la silice exprime en SiO2 mesure sur produit sec et obtenue par broyage et/ou slection de roches quartzeuses ou de cristobalites synthtiques dfinies par la norme. Les additions calcaires sont des produits secs finement diviss, obtenus par broyage et/ou slection, provenant de gisements de roches calcaires pouvant tre dolomitiques, massives ou meubles, dont les caractristiques sont dfinies par la norme. Poudre fine constitue principalement de particules vitreuses, de forme sphrique, drives de la combustion du charbon pulvris, ayant des proprits pouzzolaniques et composes essentiellement de SiO2 et de Al2O3 , la proportion de SiO2 ractive, dfinie et dtermine comme dans la norme NF EN 197-1, constituant au moins 25 % en masse. Les cendres volantes sont obtenues par prcipitation lectrostatique ou mcanique des particules pulvrulentes contenues dans les gaz de combustion produits par les chaudires brlant de lanthracite pulvris ou de la houille bitumineuse. Les cendres volantes prsentent des proprits pouzzolaniques, mais ont galement une influence sur dautres proprits du bton frais et durci : les besoins en eau (plus faibles ou plus importants), le temps de prise (gnralement augment) et la rsistance initiale (rduction relative). Il provient du laitier vitrifi (granul ou boulet), coproduit de la fabrication de la fonte, obtenu par trempe du laitier de haut-fourneau en fusion. Selon le taux daddition et la finesse de mouture, le laitier vitrifi moulu peut intervenir en combinaison avec le ciment comme composant hydraulique dans le but de modifier certaines proprits du bton, notamment : comportement en milieu agressif et lalcali-raction, exothermicit, porosit. La fume de silice est une poudre amorphe finement divise rsultant de la production dalliages de silicium ou contenant du silicium. Elle est entrane par les gaz, depuis la zone de combustion des fours vers le systme de captage. Les fumes de silices sont utilises pour optimiser la compacit par remplissage des vides du bton en complment des autres composants et pour leurs proprits pouzzolaniques (voir le paragraphe 3.5.2 relatif aux btons hautes performances). Leur dosage est limit 10 % du poids de ciment. Elles peuvent semployer brutes (mais elles sont alors trs volatiles), densifies, en barbotine (en suspension aqueuse) ou mlanges au ciment (CEM II [D] aux fumes de silice).

calcaire

NF P 18-508

I

0,25

Cendres volantes pour bton

NF EN 450-1

II

0,40 0,60

Laitier vitrifier moulu NF P 18-506 de haut fourneau

II

0,90

Fume de silice

NF P 18-502 puis NF EN 13263-1

II

1,00 2,00

Les laitiers, cendres volantes et fumes de silice modifient la nature et la structure des hydrates forms. Ils rduisent la taille des pores et donc la permabilit ce qui amliore la durabilit. Cest pourquoi ces additions sont classes en type II (coefficients k les plus levs). Nota : les additions ne sont pas toujours disponibles en tout point du territoire et leur disponibilit peut varier en fonction de lpoque de lanne. Cest le cas, en particulier, des cendres volantes issues des centrales de production dlectricit au charbon.


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1.4.4 Les adjuvants Un adjuvant est un produit dont lincorporation dans le bton faible dose ( 5 % du poids de ciment) provoque des modifications de certaines proprits du bton ltat frais et/ou durci . La norme NF EN 934-2 fixe les prescriptions et les exigences pour les adjuvants utiliss dans le bton. Elle sapplique aux adjuvants pour btons non arms, arms et prcontraints utiliss dans les btons fabriqus sur chantier, prts lemploi et prfabriqus. La classification des adjuvants dpend de leur fonction principale : Acclrateur de priseAdjuvant qui diminue le temps de dbut de transition du mlange, pour passer de ltat plastique ltat rigide (le temps de prise est diminu). Adjuvant qui augmente la vitesse de dveloppement des rsistances Acclrateur de durcissement initiales du bton, avec ou sans modification du temps de prise (le temps de durcissement est diminu). Adjuvant qui, sans modifier la consistance, permet de rduire la teneur en eau dun bton donn ou qui, sans modifier la teneur en eau, en Plastifiant/rducteur deau augmente laffaissement et/ou ltalement (cest--dire la maniabilit) ou qui produit les deux effets la fois. Adjuvant qui, sans modifier la consistance, permet de rduire fortement Superplastifiant/haut la teneur en eau dun bton donn ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmente considrablement laffaissement et/ou ltalement (cest-rducteur deau dire la maniabilit) ou qui produit les deux effets la fois. Adjuvant qui rduit la perte deau en diminuant le ressuage. Rtenteur deau Adjuvant qui rduit labsorption capillaire du bton durci. Hydrofuge de masse Adjuvant qui augmente le temps de dbut de transition du mlange, pour passer de ltat plastique ltat rigide (le temps de prise est Retardateur de prise augment). Adjuvant qui permet dincorporer, pendant le malaxage, une quantit contrle de fines bulles dair uniformment rparties et qui subsistent Entraneur dair aprs durcissement. Lutilit dun bton air entran est justifie pour la durabilit en ambiance hivernale rigoureuse.

1.4.5 Les ajouts Un ajout est un produit (en dehors du ciment, des granulats, des additions, des adjuvants et de leau) incorpor au bton. Exemple 1 : linhibiteur de corrosion Il sagit dun produit qui, incorpor dans le bton lors de sa fabrication, peut ralentir le phnomne de corrosion des armatures. Le Rseau Scientifique et Technique du ministre de lquipement possde ce jour trop peu dinformations pour confirmer ou infirmer lefficacit dun tel produit. Comme expliqu plus en dtail tout au long de ce guide, un bton suffisamment compact et des conditions denrobage respectes permettent de bien protger les armatures.

Exemple 2 : les fibres mtalliques (voir 3.5.3). Exemple 3 : les fibres synthtiques (voir 3.5.3).


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1.4.6 Leau de gchage Leau dans le bton sert hydrater le ciment. Toutes les eaux ne sont pas utilisables car elles peuvent contenir des lments qui modifient le comportement et les proprits du bton (temps de prise, rsistance, durabilit, aspect du bton). Leau couramment utilise est celle du rseau deau potable. Toutefois, elle peut provenir du pompage deau des nappes phratiques ou de cours deau. Dans ce dernier cas, le producteur de bton doit produire une analyse de leau qui doit conclure la conformit vis--vis de la norme NF EN 1008 avant de pouvoir tre employe. En particulier, leau trop pure, caractrise par sa duret, peut entraner une dissolution (ou lixiviation) du liant. Le fascicule 65 A du CCTG interdit le gchage leau de mer pour les ouvrages en bton arm ou prcontraint. Nous prconisons dinterdire le gchage leau de mer pour les ouvrages en bton non arm ou faiblement arm galement. NB : la norme relative au bton (NF EN 206-1) distingue leau totale contenue dans le bton frais et leau efficace (qui intervient dans les spcifications de fabrication du bton par le biais du rapport eau/ciment) dans la mesure o une partie de leau initiale peut tre absorbe par les granulats ( voir la notion deau efficace au 3.3.6).


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Chapitre 2 Spcificits des ouvrages en bton en environnement maritime

2. SPECIFICITES DES OUVRAGES EN BETON EN ENVIRONNEMENT MARITIME

Les ouvrages en site maritime sont spcifiques pour plusieurs raisons. Leur spcificit est d'abord lie la varit des types de structure. Ensuite, la ralisation de ces ouvrages est soumise des contraintes de mise en uvre particulires. Enfin, ces ouvrages sont exposs un environnement qui cumule souvent les facteurs favorisant la dtrioration du bton et de l'acier qu'il peut contenir. L'agression spcifique est celle de l'eau de mer. Elle est multiple : chimique de par la composition minrale du milieu, mcanique du fait de ses dplacements en masse et locaux que sont les courants et la houle. De plus, les effets climatiques, tels les variations locales de la temprature ambiante, l'ensoleillement et le vent, indpendamment de leur nocivit propre, peuvent inhiber ou catalyser les ractions entre l'eau de mer et les constituants du bton. 2.1 TYPOLOGIE DES OUVRAGES Les ouvrages maritimes permettent de rpondre diffrentes utilisations : chargement et dchargement de marchandises en vrac ou contenues dans des conteneurs, embarquement et dbarquement de passagers, accostage et amarrage, protection contre l'agitation, soutnement de talus, construction et rparation navales, signalisation maritime, mise l'eau d'embarcations ou de navires.Centre Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales Page 19



Le bton, qu'il soit non arm, arm, ou prcontraint, est utilis pour la construction de diffrents types d'ouvrage : quai constitu d'un mur en blocs en bton, quai constitu d'un voile en bton arm encastr sur une semelle, quai constitu d'une paroi moule, quai constitu de caissons en bton arm ou prcontraint, quai sur pieux, bajoyers et radiers de forme de radoub ou d'cluse, ducs d'albes d'amarrage et d'accostage, passerelles de lamaneurs ou de passagers, enrochements artificiels de digue, rampes, ouvrages mobiles, tourelles en mer, phares, pylnes, espars, corps morts, lests de boues de signalisation, etc

2.2 CONSTRUCTION La spcificit des ouvrages en bton apparat galement en phase de construction par la multiplicit des techniques de mise en uvre du bton : bton coul en place, bton coul en zone de marnage, bton coul sous l'eau, bton prfabriqu. Chacune de ces modalits de construction ncessite l'utilisation de diffrents matriels qui vont conditionner les dispositions constructives et les proprits du bton (donc sa formulation) : pompage, mise en uvre au tube plongeur, mise en uvre la benne. La complexit structurelle des ouvrages introduit des difficults et des contraintes de btonnage et de vibration qu'il s'agisse de : zones fortement ferrailles au niveau des nuds de clavage entre poutres ou au niveau des zones d'ancrage des bollards ou crocs d'amarrage : difficult pour le serrage du bton avec risque de sgrgation, d'apparition de cavits et de "nids de cailloux", zones d'accs difficile ou immerges : difficult pour le serrage du bton, risque de dlavage, technique de construction particulire telle que celle permettant la confection d'une paroi moule.


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Les conditions environnementales introduisent galement des contraintes non ngligeables en phase de construction : le cycle des mares peut imposer l'organisation du travail en fonction de la mare, la mtorologie et notamment le vent ncessite de prendre des dispositions particulires pour la cure des parements, la houle et le marnage conditionnent le dimensionnement des coffrages (tenue en cas de tempte par exemple), les conditions d'accs au chantier peuvent ncessiter des moyens de transport exceptionnels (barges, hlicoptres).

2.3 AGRESSIVITE DU MILIEU

Durant son utilisation, un bton arm expos un environnement maritime est soumis plusieurs types d'agressions : agressions mcaniques dues aux sollicitations d'exploitation des ouvrages, l'action de la houle, l'abrasion due aux chocs, l'rosion due l'effet des vagues, agressions chimiques dues la pntration des sels prsents dans l'eau de mer, la pollution des eaux (eau de mer et eau de surface), l'agressivit des matriaux stocks sur le terre-plein, agressions biologiques dues au dveloppement d'organismes vivants, attaques internes au bton dues aux ractions alcali-silice et sulfatique interne, attaques d'origine climatique associes au phnomne de gel / dgel mais galement de gradient thermique. L'intensit des agressions du bton de l'ouvrage (ou de la partie d'ouvrage) par le milieu marin et portuaire n'est pas homogne. Elle dpend essentiellement de la situation de la structure concerne par rapport la mer. Suivant que le bton est totalement immerg, situ dans la zone de marnage, dans la zone d'aspersion, ou hors d'eau, la cintique de la raction est diffrente. La zone soumise Page 21




marnage est critique pour le bton, tandis que pour le bton arm, les risques de corrosion des armatures sont forts dans la zone d'aspersion. A contrario, en immersion totale, l'attaque chimique est moindre. 2.3.1 Gnralits 2.3.1.1 Agressivit des eaux, sols et autres matriaux Les activits dans une zone portuaire peuvent gnrer de la pollution susceptible d'endommager le bton des ouvrages. L'absence de protection tanche des ouvrages portuaires facilite la pntration et la circulation d'eau dans le bton. Les eaux pluviales se chargent de matires agressives pour le bton lors de leur ruissellement sur les revtements de terre-plein et sur les diffrents produits stocks et viennent ensuite percoler au travers du bton. De plus, l'eau de mer qui entoure la plupart des ouvrages en bton est pollue par les divers rejets des industries et des navires. Un ouvrage situ en site maritime peut donc tre soumis diverses agressions ayant pour origine l'action des sels, de gaz et d'autres lments en solution dans l'eau (eau de mer, eau de surface). Les eaux de ruissellement peuvent tre charges de sels minraux les plus divers en fonction des matriaux rencontrs. Les lments les plus agressifs sont soit acides, soit salins (chlorures, nitrates, sulfates de sodium, de calcium et de magnsium). L'agressivit de l'eau charge est lie l'aptitude de celle-ci ragir avec certains constituants de la matrice cimentaire du bton : les agents agressifs dissous dans l'eau constituent une solution chimiquement agressive pour le bton qui peut provoquer diffrents types de ractions lorsque la formulation n'est pas adapte. Les attaques acides : le bton prsente un caractre basique lev induit par les composs hydrats de la pte de ciment (la phase interstitielle du bton a un pH trs lev). Il peut donc prsenter une sensibilit vis--vis des solutions acides telles que les eaux naturelles charges en dioxyde de carbone, les eaux rsiduaires, les eaux des industries (y compris agro-alimentaires) contenant des acides organiques, les eaux charges en acides minraux, mais aussi les eaux pures. La lixiviation : dans une structure en bton expose l'air ambiant, l'eau s'vapore sur une paisseur limite quelques centimtres. Les pores sont saturs lorsque le bton est en contact de manire prolonge avec l'eau. Des ions en provenance du milieu extrieur peuvent transiter dans la phase liquide interstitielle du bton. En fonction de la nature des lments chimiques qui pntrent dans le matriau, il peut en rsulter des ractions chimiques de dissolution ou de prcipitation et donc une lixiviation progressive des hydrates. Le concepteur veillera donc exiger et faire appliquer par l'entreprise les principes de prvention ncessaires au niveau de la formulation du bton et de sa mise en uvre. Il se reportera au paragraphe 3.1.4 pour l'identification et la formulation de ses exigences pour obtenir un bton rsistant durablement l'agressivit des eaux charges et pollues. 2.3.1.2 Agressions mcaniques Les ouvrages situs en site maritime sont trs fortement sollicits mcaniquement. En effet, selon leur utilisation, ils doivent pouvoir reprendre des efforts d'amarrage, d'accostage, mais galement les efforts gnrs par la houle ( l'instar des ouvrages de protection contre la mer tels que les digues). En ce qui concerne la houle, les ouvrages extrieurs aux ports sont bien videmment plus exposs que les ouvrages intrieurs.Page 22




En plus de ces sollicitations, les ouvrages sont soumis l'endommagement d aux chocs et au frottement des navires (barge tapant contre une poutre de rive par exemple), aux corps flottants et galement l'abrasion des sables et galets transports par l'eau de mer. Les enrochements artificiels de type ttrapode ou acropode sont particulirement exposs ce type de sollicitation. Enfin, dans le cadre de leur utilisation, les ouvrages sont soumis des charges d'exploitation. Les ouvrages de chargement et de dchargement des marchandises, notamment les postes quai, sont sollicits par des charges aux caractristiques varies : grues et portiques sur rails, engins de levage sur roues ou patins, engins de manutentions, stockages divers (en vrac ou conditionn). Ces sollicitations peuvent tre de trs courte dure et de grande intensit. Les dsordres associs ces agressions, quand les sollicitations dpassent la rsistance mcanique du bton, sont le plus souvent localiss : clats de bton et fissuration.

Le concepteur devra donc identifier les exigences attendues en terme de proprits mcaniques du bton pour rsister aux agressions voques ci-dessus. Le lecteur pourra se reporter ce titre au paragraphe 3.1.1 pour l'identification et la formulation de ces exigences pour obtenir un bton rsistant mcaniquement. L'ouvrage devra, au besoin, intgrer des dispositifs de protection pour protger au maximum les parties qui risquent des agressions excessives (dfenses d'accostage, plaques mtalliques, profils mtalliques d'angle,)

2.3.2 Attaques externes sur le bton seul Le processus chimique dattaque des btons par leau de mer rsulte de plusieurs ractions plus ou moins simultanes et interdpendantes faisant appel diffrents mcanismes : dissolution du liant, raction dchange de bases, prcipitation de composs insolubles, cristallisation de sels expansifs (ettringite). 2.3.2.1 Attaque des chlorures Les ions chlorures prsents naturellement dans l'eau de mer, principalement les chlorures de magnsium MgCl2 et les chlorures de calcium CaCl2 sont agressifs vis--vis du bton. Le chlorure de magnsium MgCl2 ragit avec la portlandite Ca(OH)2 et provoque la dissolution (ou lixiviation) du liant. Le chlorure de calcium CaCl2 ragit avec laluminate tricalcique C3A (provenant du clinker) et conduit la formation dun chloro-aluminate de chaux puis dettringite, voire mme de thaumasite (en prsence de silice dissoute et de carbonates), qui sont des gels expansifs pouvant gnrer des gonflements entranant fissurations et clatements du bton. 2.3.2.2 Attaque sulfatique d'origine externe Les sels de sulfate prsents naturellement dans l'eau de mer, notamment les sulfates de magnsium MgSO4 et les sulfates de calcium CaSO4 sont agressifs vis--vis du bton.


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Le sulfate de magnsium MgSO4 ragit avec la portlandite Ca(OH)2 et provoque la dissolution (ou lixiviation) du liant. Le sulfate de calcium CaSO4 ragit avec laluminate tricalcique C3A (provenant du clinker) et conduit la formation dettringite, gel expansif, do gonflement, fissuration et clatement du bton. Contrairement aux autres attaques, lagressivit des sulfates est accrue dans les climats froids. 2.3.2.3 Cristallisation des sels dissous Dans la zone situe juste au-dessus du niveau deau, la cristallisation lintrieur des pores du bton des sels dissous provoque des dommages dus leur expansion. Ce phnomne est surtout sensible sous les climats arides o lvaporation de leau de mer se produit lintrieur des pores. Sous les climats temprs, lvaporation a lieu en surface, do un effet moindre. Le sulfate de magnsium est particulirement agressif cet gard. 2.3.2.4 Dveloppement d'organismes vivants Le dveloppement des algues et mollusques marins la surface du bton est gnralement considr comme bnfique. En effet il maintient une humidit qui soppose la pntration des gaz et de loxygne en particulier. Cependant, un excs de dpt, en augmentant le poids et la surface de certains lments de structure lancs comme les pieux, peut provoquer des surcharges statiques et cycliques non ngligeables. Exceptionnellement, certains mollusques ayant une affinit particulire pour les marnes peuvent dtruire les granulats qui en sont constitus (phnomne dj rencontr dans la zone du golfe persique). 2.3.3 Attaques internes du bton Tout bton peut subir une attaque interne. Les phnomnes d'attaque interne ne sont pas spcifiques aux environnements marins mais ont besoin de prsence d'eau pour se produire. 2.3.3.1 Raction alcali-granulat La raction alcali-granulat (RAG) est une raction interne au bton entre la solution alcaline interstitielle du bton et certains granulats, produisant un gel silico-calco-alcalin expansif, do risque de gonflement, fissuration et clatement du bton.


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Trois conditions sont ncessaires pour amorcer et entretenir ces ractions : le bton contient des granulats ractifs vis--vis de l'alcali-raction (roches risque : grs, gneiss, granite, calcaires dolomitiques) ; la teneur en alcalins actifs est leve (essentiellement apports par le ciment) ; l'environnement est humide.

Seule une partie de l'eau de gchage sert l'hydratation du ciment. L'autre partie, ncessaire la bonne mise en uvre du bton, se retrouve ensuite pige dans le bton et peut alimenter une raction alcali-granulat. Pour les structures maritimes immerges ou en zone de marnage et les parties d'ouvrage en environnement humide (pluie, eaux de ruissellement, sol humide, etc), le phnomne est aggrav par l'apport d'eau extrieure. En milieu marin les alcalins contenus dans l'eau de mer peuvent favoriser une alcali-raction en surface des structures. 2.3.3.2 Raction sulfatique interne La raction sulfatique interne (RSI) est dfinie par la formation diffre d'ettringite (produit expansif pouvant gnrer des gonflements) dans un matriau cimentaire aprs la prise du ciment et sans apport de sulfates externes. Les ions sulfates d'origine interne peuvent provenir des granulats (pyrites), du ciment ou tre librs par les produits d'hydratation. En cas de raction sulfatique interne, la formation d'ettringite diffre, alors que le bton est mcaniquement rigide, peut tre proccupante. Cette raction touche les structures qui ont subi une lvation excessive de temprature lors de la prise du bton : elle peut concerner par exemple des pices prfabriques traites thermiquement ou des structures massives (paisseur suprieure 1 m) coules en priode chaude.


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Comme pour la raction alcali-granulat, la raction est active par la prsence d'eau (interne ou apporte par le milieu extrieur) et les symptmes sont proches de ceux de la raction alcaligranulat : gonflement du bton avec faenage visible en parement.

* du bton lors de sa prise Avec l'volution des matriaux et des techniques de construction, les tempratures peuvent atteindre des niveaux trs importants dans les lments de structure. Cette pathologie risque donc de se dvelopper si le prescripteur n'intgre pas des principes de prvention dans son cahier des charges.

2.3.4 Cycles de gel-dgel 2.3.4.1 Actions des cycles de gel/dgel Lorsque la temprature extrieure descend en dessous de -3C, l'eau contenue dans les pores du bton gle en commenant par les plus gros pores proches du parement. En gelant, l'eau augmente de volume et provoque une pression hydraulique dans le rseau poreux qui, si elle dpasse la rsistance la traction du bton, provoque la fissuration du bton dans la masse. L'endommagement du bton est progressif : il rsulte de la succession de cycles de gel-dgel. Il dpend de la vitesse de refroidissement, du nombre de cycles, de la temprature minimale atteinte et de la dure du gel.


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2.3.4.2 Ecaillage du bton de surface Ce phnomne se situe principalement sur les surfaces horizontales o se dposent et se concentrent les sels de dverglaage ou dissous dans les embruns deau de mer. Il accentue en particulier les effets destructeurs des cycles de gel-dgel. Il agit directement sur la peau du bton quil dcolle par cristallisation des sels. 2.3.5 Corrosion des armatures Lacier et le bton forment un couple complmentaire dans lequel lacier renforce les caractristiques mcaniques du bton en traction et le bton protge physiquement et chimiquement lacier de la corrosion. Lhydratation du ciment produit une solution interstitielle basique de pH lev qui confre une protection chimique aux armatures noyes dans le bton. Deux processus peuvent altrer la protection assure par le bton : lvolution des caractristiques du bton denrobage des armatures par carbonatation, la pntration dagents agressifs, notamment les ions chlorures, jusquau niveau des armatures. La carbonatation affecte, de manire gnrale, tous les ouvrages non constamment immergs ( cause du dioxyde de carbone prsent dans lair atmosphrique) tandis que la pntration des chlorures est spcifique certains environnements comme le milieu marin o les zones soumises aux sels de dverglaage. En environnement marin, la pntration des chlorures est le phnomne principal de corrosion des armatures.

2.3.5.1 Pntration des chlorures En milieu satur en eau, cas des structures immerges, les chlorures pntrent dans la porosit du bton par un phnomne de diffusion, sous gradient de concentration en chlorures entre la surface riche en chlorures et le cur exempt de chlorure. Lorsque la structure est soumise des cycles d'humidification-schage en prsence de chlorures (zone de marnage, exposition aux embruns), les chlorures migrent avec la phase liquide par capillarit, phnomne plus rapide que la diffusion. Lorsque la teneur en chlorures devient importante au niveau des armatures, il y a dpassivation puis corrosion des armatures. La concentration critique en chlorures libres est d'environ 0,4 % du poids de ciment. Plus le milieu environnant sera riche en chlorures, plus le risque de corrosion des armatures sera important. La vitesse de pntration des chlorures est d'autant plus faible que la porosit de la pte de ciment est faible.


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2.3.5.2 Carbonatation Lair contient du dioxyde de carbone un taux moyen de 0,03 % en volume, qui ragit sur les hydrates, principalement sur la Portlandite (Ca(OH)2), pour former du carbonate de calcium : CO2 + Ca(OH)2 > CaCO3 + H2O Ce phnomne consomme de la portlandite et conduit une chute du pH de la solution interstitielle, ce qui entrane une dpassivation des aciers. Le dioxyde de carbone pntre lintrieur des pores du bton par un phnomne de diffusion. Or, dans le processus de diffusion du dioxyde de carbone, lhumidit relative des pores du bton joue un rle primordial. Ainsi, lorsque les pores du bton sont saturs deau, cas des structures immerges, la pntration est extrmement faible et la carbonatation pratiquement inexistante. De la mme faon, si le bton se trouve dans un milieu trs sec, la quantit deau est insuffisante pour dissoudre le gaz carbonique et le bton ne se carbonate que modrment. Par contre, lorsque la structure est soumise des cycles d'humidification-schage (zone de marnage, zone expose la pluie et au vent, zone de condensation), le phnomne de carbonatation est rapide. La vitesse de carbonatation est d'autant plus faible que la porosit de la pte de ciment est faible. 2.3.6 Bilan des attaques du bton pour un ouvrage maritime La situation de louvrage par rapport au milieu marin est un paramtre dterminant des risques de dgradation encourus. Quatre zones de dgradation peuvent ainsi tre dfinies : Les zones dembruns marins sont celles qui ne sont pas en contact direct avec le milieu liquide. Louvrage est soumis aux embruns et brouillards marins qui peuvent transporter des sels sur des distances importantes. Les zones daspersion sont situes au-dessus du niveau de leau mare haute. Le bton est soumis aux claboussures provoques par les vagues sur une hauteur variable. La zone de marnage stend sur une hauteur dtermine par la diffrence entre le niveau de leau mare haute et celui mare basse. Cette zone est alternativement immerge et merge. La zone dimmersion se situe sous le niveau de leau mare basse. Le bton est alors continuellement immerg.


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Tous les lments prsents dans le chapitre 2 : - la typologie des ouvrages et leurs utilisations, - la nature du bton (arm, non arm, prcontraint), - les modalits de construction et les dispositions constructives, - les contraintes environnementales en phase de construction, - l'agressivit du milieu durant l'utilisation de l'ouvrage, sont tout autant de paramtres fondamentaux qui doivent tre pris en compte le plus tt possible dans la dmarche de conception d'un ouvrage en bton situ en site maritime. Leur prise en compte permet en effet au matre d'ouvrage d'tre pertinent dans la dfinition de ses besoins et de ses exigences, et au matre d'uvre de les traduire en stipulations (voir paragraphe sur les exigences performantielles). L'identification et la formulation des exigences permettent ainsi au concepteur de prescrire un bton adapt rpondant aux besoins et aux contraintes (voir paragraphe sur les spcifications du bton).


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Chapitre 3 Bton en site maritime, exigences et spcifications

3. BETON EN SITE MARITIME, EXIGENCES ET SPECIFICATIONS

Ce chapitre donne les outils ncessaires au matre d'ouvrage pour dfinir ses besoins, ses exigences et ses contraintes, et au matre d'uvre pour spcifier le bton (par partie d'ouvrage) adapt au contexte et aux problmatiques voqus au chapitre prcdent.

3.1 EXIGENCES PERFORMANTIELLES 3.1.1 Rsistance mcanique Le bton d'un ouvrage en site maritime doit rsister de multiples sollicitations d'origine mcanique : charges d'exploitation, chocs, abrasion et rosion. Pour rsister ces sollicitations, il doit possder des proprits et des caractristiques spcifiques. Ce paragraphe les prsente ainsi que les outils pour les mesurer et les contrler. 3.1.1.1 Rsistance la compression La rsistance la compression est la proprit la plus frquemment mesure sur bton durci. Elle sert au dimensionnement des structures. La rsistance la compression normative du bton est la rsistance la compression 28 jours.

Lors de l'tablissement d'un projet, la dfinition d'une valeur de rsistance la compression 28 jours n'est pas suffisante pour dfinir le bton.

La norme NF EN 206-1 dfinit seize classes de rsistance pour les btons de masse volumique normale et les btons lourds :Classe C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 C55/67 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105 C100/115 fck-cyl (en N/mm2) 8 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 fck-cube (en N/mm2) 10 15 20 25 30 37 45 50 55 60 67 75 85 95 105 115

La rsistance du bton mesure doit tre statistiquement gale ou suprieure la rsistance caractristique minimale pour la classe de rsistance spcifie et pour le type de bton considr (lger, ordinaire ou lourd).


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La valeur fck-cyl est la rsistance caractristique xige 28 jours mesure sur des cylindres aux dimensions normatives. La valeur fck-cube est la rsistance caractristique xige 28 jours mesure sur des cubes aux dimensions normatives. La rsistance caractristique est la valeur de la rsistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5 % de la population de tous les rsultats des mesures de rsistance possibles effectus pour le volume de bton considr. Remarque 1 : Influence de la formulation sur les performances du btonLa compacit de la pte conditionne, parmi dautres paramtres, la rsistance du bton. Fret [11] a tabli en 1896 une loi empirique dans laquelle il tient compte de la rsistance de la pte de ciment pour le calcul de la rsistance des btons :

1 f c = K Rc E 1 + 3,15 C o : fc : rsistance du bton en compression j jours K: coefficient granulaire Rc: rsistance du ciment mesure sur mortier normal1 E: Quantit d'eau en kg C: Quantit de ciment en kg

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La Figure 1 donne lvolution de fc/Rc en fonction du rapport massique eau sur ciment (E/C) dans le cas o K=4,9 et illustre linfluence du rapport E/C sur la rsistance du bton. Le rapport E/C est le paramtre de composition le plus important pour la rsistance du bton. Ce rapport E/C dtermine galement la porosit de la pte de ciment durcie (proprit lie la compacit) qui joue un rle fondamental pour la durabilit du bton. Limportance du rapport E/C vis--vis de la durabilit du matriau est explique plus en dtail au paragraphe 3.3.6.2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 fc/Rc 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,2 0,3 0,4 0,5 Rapport E/C 0,6 0,7 0,8

Figure 1 : volution de fc/Rc en fonction du rapport E/C (K = 4,9)

Le mortier normal est un mortier de composition bien dfinie et confectionn partir dun sable normalis (NF EN 196-1)Centre Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales Page 31

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Remarque 2 : Influence de la mise en uvre sur les performances du btonBien formuler un bton et soigner sa composition par le choix de constituants adapts est ncessaire, mais pas suffisant pour obtenir un bton de qualit, cest--dire rsistant, durable et offrant des parements esthtiques. Il est indispensable que les moyens de mise en uvre soient adapts et correctement utiliss afin de chasser lair pig lors de la fabrication, par serrage du bton, sans provoquer de sgrgation. En effet, la prsence dair dans le bton rduit considrablement la rsistance de celui-ci : 5 % dair dans le bton peut faire chuter la rsistance de plus de 30 % selon Neville [42]. Cet air peut tre de lair entran lors de la fabrication, de lair occlus (rsidu dun serrage insuffisant) ou bien encore des vides laisss aprs le dpart de leau libre en excs.

Remarque 3: Influence de la tempratureUne lvation de la temprature active les ractions dhydratation du ciment et favorise le dveloppement de rsistances leves au jeune ge. Cependant, cet effet bnfique court terme peut rduire galement les rsistances plus long terme. Le traitement thermique des btons est souvent utilis en prfabrication afin dobtenir le plus rapidement possible les rsistances ncessaires au dcoffrage. Il convient de trouver un compromis entre lobtention des rsistances au jeune ge et les rsistances long terme. Ladditif au fascicule 65 impose que la rsistance 28 jours du bton trait thermiquement soit au moins gale 90 % du mme bton non trait.

Les essais pour mesurer et contrler la rsistance du bton: Les oprations de dcoffrage et de manutention ncessitent une mesure fiable de la rsistance du bton dans l'ouvrage. Cette mesure permet galement de quantifier un facteur important pour ce qui est de la durabilit, de l'aspect du parement et de la tenue mcanique. Les prouvettes d'information C'est la mthode classique pour valuer la rsistance au jeune ge du bton dans l'ouvrage. Elle consiste raliser des prouvettes d'information conserves dans des conditions "voisines" de celles de l'ouvrage . Ces prouvettes sont crases en laboratoire un ge donn pour dterminer leur rsistance en compression. Ces rsultats permettent, en fonction de valeurs de rsistances prvues de procder : un dcoffrage, une mise en tension, une dmolition d'un lment, en cas de rsistance trop faible, etc

Les prouvettes de contrle Ces prouvettes sont confectionnes lors des oprations de btonnage et conserves en laboratoire conformment la norme NF EN 12390-2. Elles sont crases l'ge de 28 jours. Le rsultat permet de juger la conformit du bton mis en uvre.


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La maturomtrie:Les mthodes de dtermination de la rsistance du bton voques ci-dessus prsentent un certain nombre d'inconvnients : Du fait des diffrences en terme de rapport volume de bton sur surface d'change avec l'extrieur, il existe systmatiquement un cart entre l'historique de la temprature au sein des prouvettes d'information et au sein de l'ouvrage. Ces diffrences sont d'autant plus importantes que les pices de bton sont de forte paisseur. La prise et le durcissement du bton tant influencs par la temprature, il existe donc des diffrences importantes entre la rsistance mesure sur prouvette d'information et la rsistance relle du bton dans l'ouvrage (voir norme EN 13791). La maturomtrie permet de s'affranchir de ces difficults. La mthode consiste, partir du suivi de la temprature au sein de l'ouvrage, dterminer par calcul (au jeune ge) le degr d'avancement des ractions d'hydratation correspondant au durcissement du bton. Base sur la "loi de maturit" ("deux btons de mme composition ayant mme valeur de maturit auront mme rsistance quelle que soit l'histoire des tempratures ayant conduit cette valeur de maturit"), la maturomtrie permet de connatre la rsistance du bton in situ partir de la relation entre le degr d'avancement et la rsistance. Cette relation est dtermine par talonnage pour une formulation de bton particulire. La maturomtrie s'appuie sur le fait tabli que, pour un bton donn, la rsistance au jeune ge ne dpend que de l'histoire thermique. La loi d'Arrhnius s'est rvle tre la plus approprie pour dcrire la sensibilit de la vitesse de durcissement du bton la temprature. Elle comprend un paramtre unique, l'nergie d'activation Ea, qui traduit le degr de sensibilit du bton. K(T) = A.exp( Ea )

RT

A: Constante de proportionnalit R: Constante des gaz parfait (8314 J/mol.K) Ea: Energie d'activation apparente du bton (J/Mol) Un bton donn est caractris par son nergie d'activation apparente et sa courbe de rfrence (relation maturit /rsistance). L'application de la loi d'Arrhnius permet alors de transformer un historique de temprature quelconque en une valeur de maturit de laquelle on peut dduire la rsistance mcanique.


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3.1.1.2 Rsistance au choc et l'abrasion D'une faon gnrale, le classement d'un bton vis--vis de cette proprit va dans le mme sens que la rsistance la compression et la traction. Nanmoins, il est prfrable de dfinir une spcification performantielle plus directe. En effet, la formulation d'exigences en terme de rsistance au choc et l'abrasion orientera vers l'utilisation de granulats durs et une matrice cimentaire de haute qualit. Les exigences souhaites en terme de rsistance aux chocs et l'abrasion peuvent tre dfinies de deux manires : - exigence de moyens : Dans ce cas, les exigences portent sur la nature des composants du bton : Composants Ciment Qualit vise Exemple Compacit de la Addition d'lments ultra-fins matrice cimentaire comme la fume de silice Densit leve et duret Rsistance la tractionUtilisation de granulats alumineux synthtiques. Ils se caractrisent par une densit leve et une exceptionnelle duret Ajout de fibres mtalliques

EssaisEssai Los Angeles: Rsistance mcanique aux chocs des granulats Essai Micro-Deval: Rsistance mcanique l'usure des granulats

Granulats

Fibres

Dans le cas d'emploi de fibres, des essais de qualification sont ncessaires afin d'optimiser le choix de la fibre retenir : nature, longueur, paisseur, gomtrie, dosage, - exigences performantielles : Dans ce cas, les exigences portent sur les proprits finales du bton. La Compagnie Nationale du Rhne (CNR) a dvelopp dans le cadre d'une problmatique fluviale (barrages) deux essais de qualification du bton vis--vis de sa tenue l'abrasion et aux chocs. Ces essais sont bien videmment applicables dans le cadre d'une problmatique maritime : Abrasion Choc Attaque sur prouvette d'un jet d'eau charg de Essais sur mtaux antisable - L'indice d'abrasion est donn en usure rfrence l'empreinte quivalente sur le verre Mesure du volume d'une empreinte due aux Essais de tenue aux chocs d'une boule mtallique sur une chocs prouvette

Ces essais permettent de dterminer un "indice CNR". Cet indice permet de classer le bton considr dans des familles en fonction de sa rsistance.

3.1.2 Exigences esthtiques Dans le cadre de la construction d'un ouvrage situ dans un port de plaisance, en milieu urbain ou dans un site class, le matre d'ouvrage peut tre amen formuler des exigences en terme d'esthtique.


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Dans ce guide, nous nous limiterons l'esthtique et la qualit du parement en bton des parties visibles des ouvrages (poutres de rive, fronts de quai, plate-forme de quai,). Les exigences formuler portent sur les lments suivants : la teinte, la texture, la rgularit, les tolrances de forme. Remarque : Mme si l'ouvrage ne prsente pas de caractre esthtique particulier, nous conseillons tout de mme fortement au matre d'ouvrage de formuler des exigences en terme de qualit de parement pour les parties visibles de l'ouvrage. La matrise d'uvre devra donc dfinir les spcifications adquates pour rpondre ces exigences.

3.1.3 Ouvrabilit Le bton frais a la capacit de se dformer et de scouler ce qui permet de le transporter, par exemple en le pompant, et de remplir les coffrages. Cette aptitude du bton la dformation est souvent traduite par les termes de consistance, de maniabilit ou douvrabilit, mais ces termes consacrs par la pratique ne traduisent que partiellement et de manire conventionnelle ltat du bton frais. La consistance traduit la quantit dnergie fournir au matriau pour le mettre en place en expulsant tout lair pig lors du malaxage et du transport. Les notions de maniabilit ou douvrabilit sont les traductions de laptitude du bton se dformer pour des conditions de mise en uvre donnes. L'ouvrabilit est une caractristique du bton fondamentale en phase de construction. Elle intresse tout d'abord essentiellement l'entrepreneur qui aura mettre en uvre le bton. Mais elle intresse aussi le matre d'ouvrage puisque la matrise de l'ouvrabilit peut avoir une incidence sur la durabilit future de la structure en bton. Au regard des spcificits des ouvrages en site maritime, elle doit donc tre parfaitement matrise. Deux paramtres permettent de caractriser cette donne : la consistance et la teneur en air du bton frais. 3.1.3.1 La consistance du bton frais Pour les btons courants, on convient de caractriser globalement leur aptitude tre mis en place dans les coffrages par la mesure dune grandeur unique. On appelle consistance la grandeur ainsi mesure. La bonne consistance du bton est celle qui permet de mettre le bton en uvre dans louvrage avec les moyens et dans les conditions du chantier. Elle dpend de : la partie douvrage btonner (densit de ferraillage, pente ventuelle, possibilit de vibration), la configuration de la pice btonner (zone immerge, accessibilit), des moyens de transport du bton (goulotte, benne, pompe). Le prescripteur devra donc identifier trs tt les difficults de btonnage et dfinir les moyens de transport et la technique de mise en uvre du bton . La connaissance de ces lments lui permettra de spcifier un bton adapt la construction de son ouvrage en terme d'ouvrabilit. Tout ajout deau est strictement interdit sur le chantier. Dans le cas d'une ouvrabilit inadapte, il conviendrait de raliser une nouvelle tude de formulation du bton.


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Ajustement de la quantit d'eau en centrale de bton prt l'emploi : Pour des btons ordinaires, le fournisseur de bton pourra procder en centrale des corrections d'eau dans une fourchette de plus ou moins 20 l/m3 condition de respecter galement les tolrances de plus ou moins 5 %. La consistance des btons spciaux (BAP notamment) est trs sensible aux variations de quantit d'eau. Ces dernires devront tre limites (< 10 l/m3) et parfaitement matrises. Les outils pour mesurer et contrler la consistance du bton frais : La consistance nest pas une caractristique intrinsque du bton mais dpend de lappareil qui sert la mesurer. Cest pourquoi, quand on donne une valeur de consistance, il faut expliquer de quelle manire elle a t mesure. Pour mesurer et contrler la consistance du bton, il existe diffrents essais parmi lesquels : le cne dAbrams (NF EN 12350-2) Il sagit de lessai le plus courant et lun des plus simples. Lessai consiste remplir de bton un moule tronconique en trois couches tasses avec une tige dacier de 16 mm de diamtre. Chaque couche est pique 25 fois. Le moule est ensuite soulev avec dlicatesse et lon mesure aussitt aprs laffaissement (ou slump).

Classe daffaissement (NF EN 206-1) S1 S2 S3 S4 S5

Affaissement Entre 10 et 40 mm Entre 50 et 90 mm Entre 100 et 150 mm Entre 160 et 210 mm 220 mm

Tableau 1 : Classes daffaissement du bton frais (cne dAbrams) Lorsque la classe d'affaissement est S5, l'essai au cne d'abrams n'est plus adapt. Il convient alors de faire un essai d'talement. L'essai d'talement L'essai d'talement est utilis pour caractriser la fluidit du bton. Il est bien adapt au bton de classe d'affaissement S5. L'essai consiste mesurer le diamtre du bton s'tant tal sur une table d'talement.


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La norme NF EN 206-1 dfinit les classes de consistance pour cet essai :Classe dtalement (NF EN 206-1) F1 F2 F3 F4 F5 F6 Diamtre dtalement 34 cm Entre 35 et 41 cm Entre 42 et 48 cm Entre 49 et 55 cm Entre 56 et 62 cm 63 cm

Tableau 2 : Classes dtalement du bton frais Nota : il existe d'autres essais permettant la mesure de la consistance du bton frais. Pour les connatre, le lecteur pourra se reporter la norme NF EN 206-1. 3.1.3.2 La teneur en air du bton frais L'air occlus dans le bton : Lors du malaxage du bton, les pales du malaxeur introduisent des bulles dair qui, si elles ne sont pas stabilises par un adjuvant entraneur dair, clatent aussitt. Cependant un bton courant contient toujours un certain nombre de bulles dair dont le diamtre est presque toujours suprieur un millimtre. Cet air pig dans le bton durci, aussi appel air occlus, peut occuper 1 2,5 % du volume total. Ces bulles dair grossires nont rien de comparable avec les millions de petites bulles dair entrans qui sont stabilises par lajout des molcules tensio-actives des agents entraneur dair. Ces bulles sphriques ont un diamtre compris entre 10 m et 1 mm, leur diamtre moyen tant de lordre de 50 m. Un bton air entran qui contient un volume dair total de 5 6 % (incluant lair occlus) contient de 0,5 1,5 million de bulles par centimtre cube de pte de ciment hydrate. La mesure de la teneur en air seffectue laide dun aromtre bton sur le principe dune rserve de compressibilit du bton frais. Sur bton frais, lair entran rduit le ressuage et amliore louvrabilit, ce qui permet une rduction deau maniabilit constante. Sur bton durci, bien quindispensable pour la durabilit des btons exposs au gel svre et aux sels fondants, il prsente linconvnient de rduire la rsistance du bton. Pour un rapport E/C constant, 1 % dair entran supplmentaire fait chuter la rsistance de 4 6 %. Pour des btons courants, teneur en air constante, la demande dadjuvant entraneur dair augmente avec le dosage en ciment. De mme, pour des dosages en entraneur dair et en ciment constants, le volume dair entran augmente rapidement lorsque la dimension du plus gros granulat diminue. En pratique, on cherchera augmenter la teneur en air du bton uniquement pour les btons soumis aux cycles de gel-dgel. La teneur en air recherche est alors gnralement de 4 8 % pour un bton de granularit 0/20 mm. Lorsque la granulomtrie est plus faible la teneur en air doit tre plus forte.Page 37




D'une faon gnrale, en environnement marin, on cherche augmenter la compacit du bton afin de limiter la pntration des agents agressifs. L'utilisation des entraneurs d'air n'est donc pas recommande. 3.1.4 Exigences de durabilit 3.1.4.1 Notion de durabilit On dit que le bton est durable sil conserve aussi longtemps quil le faut la fois son intgrit et les caractristiques requises. La durabilit du bton arm est directement lie : ses proprits de transfert, cest--dire la rsistance quil oppose la pntration et la diffusion des agents agressifs en son sein (pntration des chlorures et du dioxyde de carbone par exemple), sa susceptibilit dvelopper des pathologies internes (alcali-raction, raction sulfatique interne par exemple). La durabilit introduit donc des notions de propagation et de cintique. 3.1.4.2 Durabilit du bton vis--vis de la corrosion des armatures 3.1.4.2.1 Pntration des chlorures La prsence dions chlorure en concentration leve dans le bton au niveau des armatures provoque une dpassivation de lacier et par suite sa corrosion. Les chlorures, provenant du milieu environnant, pntrent dans le bton selon un processus assimil une diffusion. Le coefficient de diffusion des ions chlorure est donc un paramtre fondamental de la durabilit du bton arm, lorsque ce dernier se trouve expos des sels marins. Lvaluation de ce paramtre peut ainsi aider au choix de la formulation du bton adapte lenvironnement marin.Taux de corrosion Dgradation progressive des armatures Diffusion des chlorures et du dioxyde de carbone

Incubation

InitiationPage 38

Propagation




3.1.4.2.2 Pntration du gaz carbonique La carbonatation du bton est un phnomne conduisant la corrosion des armatures du bton arm. La raction du gaz carbonique prsent dans latmosphre avec la pte de ciment entrane un abaissement du pH du bton avec pour consquence une dpassivation des aciers. Cette dpassivation est particulirement prjudiciable en prsence dions chlorure. La permabilit aux gaz est donc un paramtre fondamental de la durabilit du bton arm. Elle caractrise la capacit du bton rsister la pntration des gaz. Dune manire gnrale, la vitesse de progression du front de carbonatation diminue avec le temps (la carbonatation provoque une diminution de la porosit). Cette vitesse dpend des caractristiques du matriau (porosit, nature du ciment,) et de lhumidit relative du milieu.

Carbonatation

0

100

Humidit Relative (%)

La dgradation du bton arm en site maritime est essentiellement due la corrosion des armatures par pntration des chlorures et dans une moindre mesure par carbonatation du bton d'enrobage. On sintressera donc plus particulirement la durabilit vis--vis de la corrosion des armatures et donc la capacit du matriau rsister en premier lieu la pntration des chlorures, et en second lieu celle du gaz carbonique.


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Pntration des chlorures dans le bton : Le profil de concentration en chlorures libres dans un bton est une courbe concentrationprofondeur strictement dcroissante (profil de diffusion) si les cycles dhumidit/schage sont ngligeables. Sinon, ce profil nest dcroissant qu partir dune certaine profondeur.Concentration en chlorures [Cl-]

ClZone de diffusion

Cl-

Cl-

ClEnrobage

Zone de convection

Armature

3.1.4.3 Durabilit vis--vis de l'alcali-raction et de la raction sulfatique interne L'alcali-raction et la raction sulfatique interne se manifestent par l'apparition d'un rseau de fissures sous forme d'un maillage plus ou moins rgulier. A ce stade, les fissures

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