Contribution à l’analyse des paramètres influençant la création de l’interface entre un béton et un système de réparation. Appétence et adhérence : cause et effet d’une liaison

Consacrer son temps à étudier le matériau "béton", voilà qui peut paraître anachronique, voire désuet : en effet, un matériau vieux de plus d'un siècle (sinon de plusieurs siècles si on pense aux Romains), que les ingénieurs utilisent, calculent, mettent en œuvre, coulent, coffrent et ferraillent à longueur de journée, peut-il encore livrer des secrets que nous ne connaissons pas ? La réponse est à la fois oui et non. Non, parce qu'il est clair que nous pouvons donner sans hésiter la résistance en compression, en traction ou le retrait d'un béton de composition donnée. Oui, parce qu'il est beaucoup plus compliqué d'expliquer la cohésion, l'hydratation ou de chiffrer la perméabilité et la durabilité d'un béton. Ce dernier point est essentiel car il ne faut pas oublier que ce qui fait la force du béton, outre son prix, c'est qu'il est un matériau durable. Durable, mais non intemporel : d'autant que les agressions deviennent plus importantes et concentrées, qu'elles trouvent sans cesse de nouvelles formes et de nouveaux moyens de transport. Le béton n'est pas immuable et indestructible : il vit et par conséquent il faut le protéger, le soigner, le rénover comme toute "chose" vivante. La philosophie générale de la réparation des ouvrages d'art ainsi que les principaux produits sont définis et décrits dans un premier chapitre. Le deuxième chapitre tente d'appliquer les théories de l'adhésion au problèmes particuliers des liants hydrauliques et des supports poreux et rugueux. La notion de cohésion est évoquée dans le troisième chapitre, dans la mesure où elle constitue pour nous un processus tout à fait similaire à celui observé dans le cadre restreint de la réparation des bétons par des produits à base de liants hydrauliques. Nous avons réalisé dans le quatrième chapitre l'exercice qui consistait de la façon la plus exhaustive possible à dresser la liste et à classer par catégories l'ensemble des facteurs liés au support, à la couche d'apport et à l'environnement, et qui agissent sur la qualité du lien créé entre le support en béton et le système de réparation. L'étude de l'interaction du support en béton avec un produit de réparation nécessite bien entendu une connaissance approfondie des propriétés mécaniques, physiques et chimiques des matériaux en présence, ce qui a fait l'objet du cinquième chapitre. Le sixième chapitre a, quant à lui, été consacré à la mesure des propriétés d'adhérence et à la description au microscope des différentes interfaces observées. Trois paramètres réputés fondamentaux ont été étudiés, dans le but de quantifier leur effet sur l'adhésion et surtout d'analyser leur synergie éventuelle : la préparation de surface, qui définit la rugosité du support et est à la base du mécanisme d'interpénétration (septième chapitre); les propriétés thermodynamiques des phases liquides et solides en présence qui régissent la création et la stabilité de l'interface (huitième chapitre); les phénomènes de transfert à l'interface, en particulier par absorption capillaire et par diffusion, qui contribuent à la qualité et la durabilité des liaisons établies (neuvième chapitre). Pour terminer, les conclusions résument l'ensemble des résultats, avant de lancer quelques pistes pour des travaux de recherche à venir. L'observation est à la base de toute science : nous avons essayé d'adopter la démarche du naturaliste qui analyse, décrit, représente l'objet de son observation sans interférer, ou à tout le moins en tentant de le faire, sur les phénomènes observés. C'est une façon de travailler peu aisée pour un ingénieur qui, par sa formation, est plus orienté vers l'utilisation de lois ou de modèles et donc la prévision de comportements "a priori" plutôt que l'observation "a posteriori". Mais c'est aussi ce qui a fait le principal intérêt de ce travail