Composition d’un béton

Le béton est un matériau hétérogène obtenu par agrégation de granulats au moyen d’un liant, et spécialement par un mélange de graviers, de sable, de ciment, d’eau et d’ajouts éventuels.Les relations entre le béton et l’eau sont très intimes. Quand on mélange l’eau au ciment, une partie de celle-ci va se transformer chimiquement et se lier avec les autres composants pour former des cristaux, à l’origine de la solidification. La pâte de ciment ainsi formée est utilisée comme une colle qui va permettre la cohésion du mélange graviers et grains de sable. L’eau en excès restant après l’hydratation du ciment va disparaître progressivement dans les jours, les mois et parfois les années qui suivront. La réaction chimique qui permet au béton de faire prise est lente : le béton atteint une résistance mécanique à 7 jours de l’ordre de 50% de sa résistance mécanique finale. La valeur prise comme référence dans les calculs de résistance est celle obtenue à 28 jours (80% de la résistance finale). Les valeurs précitées varient selon la qualité des ciments utilisés.Un béton durci est constitué de granulats enrobés d’une pâte de ciment. Celle-ci comporte des vides de plusieurs ordres de grandeur, allant de 10-8 m (pores capillaires) à 10-3 m (bulles). Ces vides, en particulier les pores, contiennent une solution aqueuse qui est en équilibre chimique avec les constituants solides du ciment.

Fonctionnement du matériau Béton Armé :

Le matériau béton seul ne résiste pas à la traction. Dans une pièce en béton, la zone tendue se fracture et entraîne la rupture. L’idée d’incorporer dans cette zone un matériau résistant à la traction pour pallier cette défaillance a permis de voir naître le Béton Armé. Les armatures résistant à la traction, incorporées dans le béton, sont des aciers qui reprennent les efforts et répartissent la fissuration du béton. Cette association du matériau béton et d’armatures d’acier permet de pallier la faible résistance à la traction du béton (de l’ordre de 1/10 de sa résistance en compression, celle-ci valant 25 à 40 MPa pour les bétons classiques), car les armatures d’acier présentent une très bonne résistance à la traction (500 MPa). Elle est efficace non seulement par cette complémentarité de résistance des deux matériaux mais aussi parce que :
– l’acier adhère bien au béton (l’adhérence béton-acier est une condition indispensable au bon fonctionnement d’une pièce en béton armé),
– le béton protège chimiquement et mécaniquement l’acier. Pour une bonne protection des aciers, des valeurs minimales d’enrobage de ces derniers sont à respecter : de l’ordre de 3 cm ou 5 cm en sites agressifs (marin, industriel…),
– les 2 matériaux ont sensiblement le même coefficient de dilatation thermique.
Nota : Bien que les zones tendues du béton armé aient une bonne résistance, il faut remarquer qu’une pièce en béton armé est « normalement fissurée » dans les zones sollicitées à la traction. Les fissures qui y sont relevées sont dites de fonctionnement (0.2 à 0.4 mm d’ouverture).

Principaux défauts du matériau

Le béton armé est un matériau hétérogène (ciment, granulats, sable, eau et aciers) qui s’altère dans le temps ou qui peut présenter des défauts de réalisation.
Les parements des ouvrages en béton sont soumis à des agressions multiples. Ces parements peuvent être sujets à des altérations plus ou moins importantes du fait de nombreux facteurs :
– erreur de conception ou de mise en oeuvre,
– mauvais choix des composants,
– chocs et impacts de toute nature,
– érosions et usures de toute nature,
– contraintes trop élevées,
– vibration et travail à la fatigue,
– effets des cycles thermiques naturels ou accidentels,
– pollution accidentelle interne ou externe,
– attaque du liant par les agents atmosphériques,
– attaque des autres constituants par les agents atmosphériques,
– phénomènes électrochimiques.
En général, un processus de dégradation superficielle du béton est la conséquence de l’effet concomitant de plusieurs de ces facteurs. La connaissance de ces facteurs est essentielle avant toute définition et mise en œuvre du processus de réparation de bétons dégradés.

Défauts d’aspect mineurs

Tout d’abord, il faut prendre en considération tous les défauts d’aspect des parements béton (cf. Défauts d’aspect des parements en béton – Guide technique LCPC) qui sont pour la plupart dus à des défauts de mise en œuvre du matériau à l’exécution.
Ces défauts d’aspect peuvent être classés comme ayant un impact :
-esthétique sans conséquence physique (variations de teintes, efflorescences, taches noires, pommelages, traces de rouille),
-esthétique avec conséquences possibles sur la pérennité (ressuage, nids de cailloux, fuites de laitance, soufflures).
Ces défauts peuvent être repris suivant des méthodes indiquées dans le guide technique précité.

Dégradations
Bien que se caractérisant par des défauts d’aspect des parements, les dégradations sont liées au fonctionnement ou au comportement « anormaux » de la structure, postérieurs à la construction.
Les principaux effets de la dégradation des ouvrages en béton armé sont :
– les fissures,
– les épaufrures (fragments de béton détachés de la masse de l’ouvrage),
– l’écaillage (décollement de la couche de mortier laissant les granulats à nu et pouvant se poursuivre par un délitage de la surface sous forme d’écailles),
– la désagrégation (désorganisation de la peau du béton pouvant se poursuivre par une destruction avancée du béton d’un élément d’ouvrage).