Les pathologies des ouvrages

Le béton armé est un matériau de construction de base, largement utilisé depuis plus d’un siècle, aussi bien dans le génie civil que dans le bâtiment. Il peut se dégrader sous l’influence de causes liées à sa qualité originelle ou à des sollicitations d’exploitation ou d’environnement. Des pathologies apparentes ou cachées peuvent survenir. Afin de connaître leur nature, leur étendue et leur potentialité d’évolution, on établit un diagnostic nécessaire pour la prise des décisions relatives à la maintenance de l’ouvrage concerné.

A coté des phénomènes d’altération du béton armé qui peuvent être aggravés par une mise en œuvre défectueuse (enrobage insuffisant, mauvais choix de liants hydrauliques, de granulats ou d’adjuvants etc.), la pathologie des ouvrages en béton armé se manifeste principalement par la fissuration excessive, la déformation exagérée ou la rupture d’éléments.

Les pathologies des ouvrages

Les matériaux subissent l’environnement sont les actions mécaniques et du vent, les actions hygrothermiques et chimiques de l’air environnant ainsi que des matières agressives.

Les actions mécaniques

Dans les calculs classiques de résistance, on néglige généralement un certain nombre de phénomènes, considérés comme secondaires, ou on en tient compte d’une manière forfaitaire. C’est ainsi qu’on ne calcule pas (sauf exception) la valeur :
– Des moments exercés dans les murs par la rotation des planchers aux appuis.
– Des tassements différentiels entre semelles de fondation de grandeur différentes, bien qu’exerçant sur le sol la même pression.

Les actions hygrothermiques

Chaque matériau possède un équilibre propre a lui vis-à-vis de l’état hygrométrique et de la température de l’air environnant. Il tend vers cet équilibre, plus ou moins lentement et modifie son évolution quand l’ambiance évolue. Les matériaux augmentent de volume avec l’augmentation de leur teneur en eau et leur température et diminuent de volume dans le cas contraire. La chaleur agit de deux manières : en dilatant par effet thermique et en diminuant l’humidité relative de l’air ambiant entraînant une réduction de teneur en eau des matériaux c’est-à-dire un retrait. Ces deux effets antagonistes s’annuleraient en partie dans les matériaux s’ils arrivaient à se produire simultanément. Malheureusement la cinétique des deux phénomènes est différente. La dilatation thermique est instantanée alors que l’exsudation de l’eau incluse et la contraction corrélative sont, beaucoup plus lentes.

Les actions chimiques et biologiques 

L’humidité accompagnée de la chaleur favorise le développement d’organismes végétal, animal ou microbien. Ce phénomène entraîne pour certains matériaux des dégradations. Le bois subit un pourrissement et les calcaires peuvent se désagréger en milieux nitrurés. Les rayons ultraviolets du soleil provoquent la polymérisation des matériaux à chaînes carbonées (peintures et plastiques).

Les interactions 

La fissuration des ouvrages

La fissuration du béton armé peut avoir deux origines bien distinctes et indépendantes l’une de l’autre :
– La fissuration liée à la mise en œuvre et à la qualité du matériau est la fissuration accidentelle.
– Les fissurations liées au fonctionnement de l’ouvrage sont les fissurations fonctionnelles mécanique ou thermique. Avant d’envisager le traitement des fissures, il est impératif d’en déterminer l’origine. Les fissures ne sont en effet que la manifestation de phénomènes dont il faut mesurer la gravité.

La fissuration accidentelle

Quatre principales causes de fissurations accidentelles sont :

Le ressuage
L’exsudation superficielle d’une partie de l’eau de gâchage à la surface du béton frais s’accompagne d’un tassement qui peut créer des fissures au droit des obstacles s’opposant au mouvement, tel que les armatures et les variations d’épaisseur notamment. L’ouverture de ces fissures peut atteindre plusieurs millimètres et entraîner la corrosion des armatures.

Le retrait plastique
Il s’agit d’un phénomène exogène de dessiccation qui se produit avant et pendant la prise du béton. L’ordre de grandeur du retrait plastique est de 1 à 5 mm par mètre selon la vitesse d’évaporation de l’eau du béton. La fissuration plastique affecte les bétons de qualité médiocre.

Le retrait thermique
La prise du ciment étant une réaction exothermique ; elle s’accompagne d’un important dégagement de chaleur qui échauffe le béton. Après la prise, le refroidissement du béton se traduit donc par un retrait thermique qui peut provoquer l’apparition de fissures.

Le retrait hydraulique
Ce retrait différé s’exerce sur une période de 1 à 2 ans après la mise en œuvre. Il est directement lié au départ de l’eau libre du béton (excédant d’eau de gâchage nécessaire à l’ouvrabilité du béton mais n’entrant pas dans sa constitution) dans le temps. Ce retrait se produit d’autant plus lentement que les pièces sont massives et que l’humidité ambiante est élevée.

Les fissures liées aux quatre premières causes apparaissent entre les premières heures et les premiers mois d’existence du béton. Les fissures accidentelles n’ont en elles-mêmes aucun caractère de gravité. Elles peuvent cependant avoir des conséquences néfastes sur les ouvrages eux-mêmes ou les éléments qui leur sont associés :
– Corrosion des armatures si leur ouverture est importante.
– Infiltrations d’eau, si elles sont traversâtes.
– Désordres causés à des revêtements rapportés.