Causes et préventions des altérations du béton : Approches de la durabilité du béton

11 Octobre 2019
 

Introduction

La durabilité peut se définir comme étant l‘aptitude d’un bien à accomplir ses fonctions jusqu’à ce qu’un état limite soit atteint.
 
Les critères de durabilité du béton ont longtemps été liés aux performances mécaniques requises à 28 jours et au comportement en service.
 
Cependant les ouvrages vieillissent aussi du fait de l’action qu’exerce sur eux l’environnement dans lequel ils se trouvent. L’ouvrage et son matériau doivent donc être adaptés à leur milieu. Le climat, l’agressivité des eaux, des sols et de l’atmosphère sont donc des paramètres à prendre en compte dès la conception du béton afin que celui-ci présente au final les caractéristiques physico-chimiques adaptées à l’environnement dans lequel il s’insérera.
 
Plus la fonction de l’ouvrage est importante mieux sa durabilité devra être garantie, pour maintenir d’une part la permanence de sa fonction et pour optimiser d’autre part le retour sur l’investissement consenti. La durabilité, ou durée de vie, pour un béton de structure peut donc être définie comme la durée durant laquelle l’ouvrage ne nécessite pas de grosse opération de maintenance, garantissant un faible coût de réparation et d’entretien.
 

Différentes approches

Il existe plusieurs approches prévues par la norme béton NBN EN 206 pour appréhender la durabilité : 
  • approche presciptive
  • concepts de performance équivalente
  • approche performantielle.
     
L’approche presciptive
Cette approche, actuellement la plus courante, vise une durée de vie de 50 ans. Elle définit des spécifications essentiellement en termes de moyens (nature et dosage des constituants), reprises dans la norme NBN EN 206 et son annexe nationale NBN B15-001. Il n’y a donc pas de lien direct avec les différents mécanismes d’agression du béton. Elle est basée également sur les principes de dimensionnement repris dans Eurocode 2 (qui reprend notamment les règles concernant l’enrobage) et les principes de mise en œuvre repris dans la norme NBN EN 13670 et son annexe nationale NBN B15-400.
 
Les concepts de performance équivalente du béton
Les concepts de performance équivalente du béton (en Anglais ECPC pour Equivalent Concrete Performance Concept et EPCC pour Equivalent Performance of Combinations Concept) sont également prévus dans la norme NBN EN 206.
 
Ils permettent de modifier les exigences prescriptives en ce qui concerne le dosage minimal en liant équivalent et le rapport maximal eau/liant équivalent sous réserve de prouver que le béton a une équivalence de performance avec celle d’un béton de référence, en particulier vis-à-vis de sa durabilité.
 
En Belgique, les concepts de "performance équivalente" sont définis, pour un nombre restreint d’applications, dans la norme NBN B15-100. Dans son chapitre 7, la norme décrit la méthode comparant le comportement du béton, fabriqué avec le liant testé, avec celui d’un béton de référence qui satisfait aux exigences normalisées, aux règles de l’art et aux critères de durabilité pour l’application choisie.
 
L’approche performantielle
Cette approche (en anglais PSC ou PBS pour Performance-Based Specification of Concrete) définit des stipulations en termes de résultats et donc de performances. Il s’agit d’une démarche prédictive, par essai ou modélisation, de la durabilité des structures en béton, basée soit sur l’évaluation "directe" des performances en relation avec un mécanisme d’agression, soit sur la notion d’indicateurs "indirects" de durabilité.
 
Cette approche peut être utilisée au niveau du design mais également en contrôle de conformité.
 
Cette méthode est typiquement utilisée dans le cas où la durabilité attendue de l’ouvrage dépasse 50 ans. La possibilité du recours à une telle approche est prévue dans les normes NBN EN 1992-1-1 (Eurocode) et NBN EN 206.  Il n’y a cependant pas, à ce jour d’harmonisation au niveau européen des mesures directes ou des indicateurs de durabilité (choix des indicateurs, méthode d’essais et valeurs spécifiées).
Il n’y a non plus - actuellement - en Belgique de texte de référence pour l’application d’une approche performantielle. Dans le cadre d’ouvrage ou la durabilité attendue est > 50 ans, les auteurs de projet se basent sur des documents prénormatifs tels que fib34 ou s’inspirent des approches utilisées dans d’autres pays. La France notamment est assez avancée dans le développement de cette démarche.
 

La première application en Europe de l’approche performantielle a été faite en 1995 sur les bétons du pont Vasco de Gama, à Lisbonne, dans la perspective d’une durée de vie contractuelle de 120 ans.
 

Perspectives

L’application des concepts de performance équivalente et l'approche performantielle ouvrent la porte à de nouveaux développements du béton, c’est une opportunité pour le monde du béton.
 
L’application de ces approches conduit généralement à l’utilisation de bétons plus techniques, surtout dans le cadre de l’approche performantielle. La réalisation des études de formulation et la préparation des chantiers demandent des délais importants, qui devront être prévus dans la planification des projets : certains essais de caractérisation des bétons peuvent demander jusqu’à 6 mois. La production de ces bétons demande du personnel formé et des installations de production performantes, fiables et très précises.
 
Si généralement le coût du béton dans le cadre de l’approche performantielle est plus élevé, la durée de vie des bâtiments et des ouvrages ainsi que les coûts de maintenance s’en trouvent réduits pour l’utilisateur.