Carbonatation du béton

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"Maladie du béton"
"Maladie du béton"

La carbonatation atmosphérique dégrade les bétons armés et est notamment responsable de la mise à nu de ses armatures en acier. La carbonatation du béton entraîne des problèmes de résistance en traction sur les structures en béton armé car les barres d'acier, censées garantir cette résistance, n'adhèrent plus au béton lorsqu'elles sont corrodées.

[modifier] Mécanisme de la carbonatation

Lors de la fabrication du béton, la quantité d'eau introduite pour l'hydratation de son ciment est toujours supérieure à la quantité stœchiométrique nécessaire. De ce fait, le ciment hydraté est toujours un milieu poreux dont les pores sont d'abord remplis d'eau qui se charge en ions pour respecter l'équilibre chimique avec les hydrates du ciment (portlandite, CSH, AFt, AFm...). Lorsque le matériau cimentaire sèche à l'air libre, il se désature en eau et les pores se remplissent partiellement d'air. Le CO2 naturellement présent dans l'atmosphère est alors susceptible de diffuser à travers la phase gazeuse du ciment (la diffusion dans la phase liquide est négligeable. On constate que les ciments totalement saturés en eau ne se carbonatent que sur leur couche limite du fait d'un colmatage immédiat des pores par formation de calcite).

Le CO2 présent dans la phase gazeuse des pores se dissout dans la solution interstitielle pour former des ions carbonates qui réagissent principalement avec les ions calcium Ca2+ pour former de la calcite. La modification de l'équilibre chimique entre les hydrates de la matrice cimentaire et la solution interstitielle entraîne une dissolution des hydrates. Le nouvel équilibre chimique correspond alors à une solution bien plus acide qu'initialement. Le pH passe d'une valeur de 13 dans la zone non carbonatée à une valeur inférieure à 9 dans la zone dégradée. Lorsque la zone de carbonatation atteint les armatures en acier, la corrosion du métal peut commencer en produisant notamment des espèces plus volumineuses que les matériaux initialement présents . Ceci explique l'éclatement du béton autour des armatures corrodées.

[modifier] Voir aussi

[modifier] Bibliographie

  • (fr) Mickaël Thiery, Modélisation de la Carbonatation atmosphérique des matériaux cimentaires, Thèse pour obtenir le grade de docteur de l'Ecole des Ponts et Chaussées [1].