Club Ouvrages d’Art du Grand...

CROA du Sud Ouest - 9 juillet 2008 Gladys VANHEMELSDAELE – LRPC d’Angers

Club Ouvrages d’Art du Grand Sud-Ouest

Investigations sur MatériauxPont Camille de Hogues


Sommaire

• Contexte de l’étude • Prévisite : désordres observés• Programme d’investigations• Résultats & Analyse

• Évaluation des caractéristiques mécaniques• Analyse des caractéristiques physico-chimiques• Évaluation du risque de corrosion des armatures

• Conclusions & Préconisations


Contexte

En 2003, réalisation par l’unité OA du LRPC d’Angers d’une expertise des matériaux du pont Camille deHogues sur la Vienne à Chatellerault (86).

Objectif : déterminer l’état du béton et des armatures des éléments structurels de l’ouvrage dans le cadre du projet de réparation de l’ouvrage.

Réalisation d’un programme d’investigations comprenant essais in situ et laboratoire pour apprécier l’état des matériaux.


Pré-visite : Désordres observés

Sur les colonnettes :

éclats de béton & aciers corrodés

au niveau du fût, en tête et plus particulièrement à la

base.



Sur les longerons :

faïençage avec traces d’humidité et de calcite activeprésence de nombreux éclats de béton et d’aciers corrodés.



Sur l’intrados du tablier :

faïençage important souligné de traces d’humidité et de stalactites

(dissolution de la chaux du béton par l’eau qui traverse le tablier du fait de l’absence d’étanchéité)



Sur les poutres de l’arc :

fissures ou fractures longitudinales, plaques de béton décollées et aciers corrodés notamment au niveau du talon de la poutre amont de la travée de rive gauche.



Sur l’extrados de l’arc :

localement aciers apparents corrodés du fait d’un enrobage quasi nul.


Programme d’investigations

Arc : essais de résistance mécanique sur prélèvements de béton et d’acier.

Tablier : essais de teneur en chlorure

Colonnettes et les longerons : sur aciers apparents, mesure de section résiduelle, d’enrobage et essai de résistance mécanique sur armature.

analyses métallographiques sur deux armatures prélevées sur une colonnette et sur le talon de la poutre amont de l’arc rive gauche.

analyse minéralogique complète sur une carotte de béton prélevé sur l’arc rive droite

Extrados de l’arc (à proximité des essais de 1989) : mesures de profondeur de carbonatation


Résultats et analyses :Évaluation des caractéristiques mécaniques

Résistance mécanique à la compression du béton

Résultats très dispersés : signe d'un béton en place de qualitétrès hétérogène. Résistance moyenne obtenue sur 5 prélèvements : 15 MPa avec tout de même 3 valeurs plus proches de 20 MPa ( 2 carottes d’élancement < 2)

Résistance du béton de l’arc très hétérogène et en moyenne très modeste.


Résultats et analyses :Évaluation des caractéristiques mécaniques

Résistance mécanique à la traction d’armature Essai mécanique qui permet de retrouver la classe de résistance de l’armature selon la norme NF A 35015 pour un éventuel recalcul de structure

Armatures prélevées très corrodées ; Diamètre moyen de 14 mm pour l’armature verticale de colonnette (minimum de 11 mm (dissolution))Diamètre moyen de 29 mm pour l’armature longitudinale du talon de l’arc, (minimum de 28,5).

Après usinage aux diamètres 12 et 20 mm, les essais montrent que les caractéristiques mécaniques des 2 armatures sont conformes à la classe de résistance Fe E 235 de la norme NF A 35-015.


Résultats et analyses :Analyse des caractéristiques physico-chimiques

Analyse minéralogique complète du béton- Béton assez fortement dosé en ciment Portland (380 kg +/- 40 /m3)- Porosité élevée (20%) et masse volumique faible (2,1 t/m3) : signes d’un béton de mauvaise compacité qui favorise les transferts au sein du matériau- Teneur en alcalins actifs très faible et absence de produit pathogène : béton pas atteint par une réaction de gonflement interne.

Examen métallographique d’une armature- Les ronds lisses sont constitués de grains de structure et de taille homogènes dans le sens transversal. - En acier à très faible teneur en carbone, ils sont ductiles et soudables sans risque de fissuration.


Résultats et analyses :Évaluation du risque de corrosion des armatures

Teneur en chlorures du béton

Les teneurs en chlorures mesurées permettent d’affirmer que le béton de peau n’est pas pollué par les chlorures.

10 20 30 40 50

0,100

0,000

[Cl-] (%)

Profondeur de béton (mm)

seuil d’amorçage de la corrosion



Profondeur de carbonatation du béton

Valeur moyenne de profondeur de carbonatation est : 9 mm(maxi 18 mm).

Valeurs très dispersées : signe d’un béton hétérogène et plus ou moins compact

Les mesures réalisées montrent que le béton est revêtu d'un enduit de ciment qui n'offre pas de protection efficace contre la carbonatation (zone très atteinte alors que l'enduit très épais).

Comparaison avec les résultats des essais réalisés dans les mêmes zones en 1989 ou 2000 : le front de carbonatation n’avance pas significativement.



Épaisseur d’enrobage d’armature (sur colonnettes et longerons)

Enrobage moyen des armatures verticales situées en pied de colonnette, apparentes et corrodées : 24 mm (15 mm mini). Enrobage moyen des armatures horizontales, apparentes et corrodées : 21 mm (15 mm mini).

Pour les colonnettes, comparaison épaisseurs d’enrobage /profondeurs de carbonatation mesurées en 2000 (5 à 30 mm) : réserve d’alcalinitéest quasi nulle. Conclusion : le béton a éclaté sous la poussé des aciers corrodés pardépassivation.



Mesure de section résiduelle d’armature (colonnettes et longerons)

- Colonnettes Diamètre résiduel minimum des armatures verticales, apparentes et corrodées : 14 mm.

- Longerons Diamètre résiduel des armatures horizontales, apparentes et corrodées : 14 mm.


Conclusions & Préconisations

Tablier :

Conclusions : - Très dégradé du fait de l’absence d’étanchéité- Présente un bon enrobage & n’est ni carbonaté ni pollué par

les chlorures.

Réparation proposée : béton projeté pour les surfaces importantes ou mortier de ragréage à la marque NF 030 de type liant hydrauliquemodifié convient.

ATTENTION : cette réparation devra être réalisée après traitement des venues d’eaux par enlèvement de la chaussée et des trottoirs, injection des fissures ouvertes (> 5/10 mm) avec un produit d’injection à la marque NF 030, étanchement de l’extrados du tablier et réalisation de dispositifs de recueil et d’évacuation d’eau.



Colonnettes & Longerons :

Conclusions :carbonatés + enrobage insuffisant des armatures surtout en pied

les aciers se corrodent et font éclater le béton de peau.

Réparation proposée : ragréage au mortier à la marque NF de type liant hydraulique modifié (LHM) après purge et nettoyage des aciers corrodés.

En complément, l’application généralisée sur toutes les colonnettes et longerons d’un revêtement de protection de type LHM d’épaisseur d’au moins 1 mm permettra de renforcer très sensiblement la protection vis-à-vis de la carbonatation et apportera une uniformité de teinte intéressante sur le plan esthétique.



Poutres des Arc dégradées pourront également être réparées par ragréage au mortier NF

de type liant hydraulique modifié (LHM) après purge et nettoyage des aciers corrodés.


Merci de votre attention

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