Étude de la durabilité des bétons par une approche performantielle

Le travail présenté s inscrit dans le cadre de recherches initiées par la Fédération Nationale des Travaux Publics afin de disposer de méthodologies pour qualifier un béton du point de vue de sa durabilité. La mise en œuvre des nouvelles normes (EN 206-1) relatives à la production de bétons en centrale et sur chantier ouvre la porte d une spécification des performances à atteindre par un béton donné au lieu d imposer comme auparavant, selon les conditions d usage, la composition du matériau mis en œuvre. Il est alors nécessaire de développer des procédures permettant de caractériser les performances d un béton autrement que par l analyse de sa composition. Il s agit essentiellement, à partir d un mécanisme de vieillissement donné du matériau, de déterminer les propriétés physico-chimiques mises en jeu, d établir un lien entre celles-ci et la composition du béton et enfin de définir des essais (souvent accélérés) permettant de caractériser le matériau. Les méthodologies, fondées sur le concept de performance équivalente, consistent à montrer qu un béton se comporte au moins aussi bien qu un béton de référence, pour chacune des actions environnementales envisagées par la norme : carbonatation, pénétration des chlorures, gel/dégel, lixiviation, attaques sulfatiques externes. Une approche performantielle existe déjà pour le gel/dégel. Les études menées ont permis de mettre en évidence des modes opératoires d essais représentatifs et des indicateurs associés suffisamment sensibles pour qualifier des bétons exposés à la carbonatation, à la pénétration des chlorures et à la lixiviation. Grâce à plusieurs dispositifs expérimentaux d essais de vieillissement et à l utilisation d un modèle numérique, l étude sur les attaques sulfatiques externes a permis de comprendre les principaux aspects du mécanisme de dégradation par les sulfates et de proposer des solutions pour l adaptation des compositions de béton destinés à ces environnements. Les méthodologies proposées visent ainsi à passer d une obligation de moyens à une obligation de résultats, autrement dit de laisser un degré de liberté supplémentaire dans la conception, pour le même objectif de durabilité et une meilleure maîtrise de la durabilité potentielle du matériau.This research work aims at designing performance-based specifications for durability of concrete from the equivalent performance concept. New European and French standards EN 206 on production and specification of concrete now allows performance-based methods instead of traditional prescriptive requirements on proportions. But these requirements remains as a reference, and equivalent performance has to be shown for each exposure condition. Each mechanism of degradation of concrete has to be analyzed in order to design suitable procedures to assess potential durability of concrete for a given exposure. Procedures consist mainly in accelerated tests of carbonation, chloride ingress, freeze/thaw, leaching, and sulfate attacks. Experimental programs have been designed to study sensitivity and reliability of indicators assessed from the tests. As a result, suitable procedures have been found to assess potential durability of concrete exposed to carbonation, chloride ingress, and leaching. Three tests and a mathematical model have been used to understand mechanisms and main parameters of resistance of concrete to external sulfate attacks, showing the influence of leaching and chemical properties of cimentitious materials. The selected procedures and indicators have been gathered in a guide for the French association of construction groups, which support this work.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF