8.1 Colorations

 

8.1.1 Introduction

Les colorations sont des changements de teinte de la surface du béton, pouvant être causés p. ex. par la composition du béton, le système de coffrage, l’exécution et/ou les conditions d’environnement.

Le béton présente déjà des variations de teinte en fonction de ses matières premières (constituants) et de sa mise en oeuvre. La figure 8.1.1 illustre les variations de la teinte grise de bétons de composition identique, mais dont une propriété ou un constituant a été modifié. Les bétons confectionnés avec un même type de ciment, mais provenant de différentes cimenteries, affichent des teintes grises différentes. Les bétons avec un rapport E/C élevé apparaissent plus clairs que les bétons avec un rapport E/C bas. Pour un rapport E/C identique, les bétons à consistance molle sont plus clairs que les bétons à consistance raide.

Les colorations dues à l’exécution représentent normalement un défaut, mais ne conduisent pas à une dégradation. En règle générale, elles n’ont que des effets sur l’apparence esthétique de la surface du béton et sont donc importantes surtout pour le béton de parement. Les basses températures régnant lors de la mise en place du béton favorisent l’apparition de colorations. Grâce aux mesures supplémentaires comme l’élévation de la température du béton frais, le chauffage et/ou le recouvrement des éléments d’ouvrage, il est possible, sous certaines conditions, de réaliser des éléments en béton de parement même à basses températures (béton de parement).

Les colorations dues au vieillissement et à l’altération (patine) dépendent du matériau et de l’exécution.

En revanche, il s’agit de taches si les colorations résultent d’un effet externe sur une surface de teinte auparavant impeccable (p. ex. traces de rubans adhésifs, de planches en bois, de films de plastique, etc.). Lors de l’évaluation, il faut faire une distinction entre les taches ou maculations et les colorations.

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Fig. 8.1.1, en haut: Teintes de bétons de composition identique et de ciment de même type, mais provenant de deux cimenteries différentes.

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Fig. 8.1.1, centre: Teintes de bétons de composition identique et de rapports E/C différents: teinte gris clair avec un rapport E/C = 0.65 (à gauche), teinte gris foncé avec un rapport E/C = 0.45 (à droite).

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Fig. 8.1.1, en bas: Teintes de bétons de composition identique et de consistances différentes avec un rapport E/C = 0.45: teinte gris clair pour une consistance molle (à gauche) et teinte gris foncé pour une consistance raide (à droite).


8.1.2 Typologie apparente

La figure 8.1.2 montre quelques types de colorations qui ne font pas partie des variations de la teinte grise. Les colorations brunes des éléments préfabriqués en béton (efflorescences de carbonates colorées) sont traitées plus en détail ici: efflorescences.



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Fig. 8.1.2: Typologie apparente des colorations de la surface du béton.

 

8.1.3 Causes et mesures préventives

 

Colorations claires-foncées

Causes

Malgré une planification correcte et une exécution impeccable, il arrive que des colorations claires-foncées (peau de léopard) apparaissent après la mise en place et le décoffrage de bétons de parement sous des conditions hivernales. Lors de bétonnages en hiver, la présence d’une humidité de l’air relativement élevée pendant le séchage du béton peut affecter de manière significative l’aspect de la surface du béton.

Pendant le séchage, il se crée un gradient d’humidité de l’intérieur vers l’extérieur. Celui-ci provoque un mouvement de l’humidité dans le système des pores capillaires, qui transporte l’hydroxyde de calcium dissout dans la solution interstitielle des pores, vers le front d’évaporation. Selon la teneur en eau, la porosité du béton et les conditions environnementales, le taux d’évaporation à la surface du béton peut être plus élevé que l’apport d’eau par la solution des pores arrivant à la surface. Dans ce cas, l’horizon d’évaporation migre vers l’intérieur du béton. Pendant le séchage, l’hydroxyde de calcium précipite comme carbonate au niveau du front d’évaporation.

Si la surface du béton reste humide, c.-à-d. que le front d’évaporation se trouve à la surface du béton, des efflorescences de carbonates claires se développent (causes). Dès que le front d’évaporation migre vers l’intérieur du béton, l’hydroxyde de calcium cristallise comme carbonate à l’intérieur des pores.

Sous de basses températures et une humidité relative de l’air élevée, le temps de migration du front d’évaporation vers l’intérieur du béton augmente, ceci crée une accumulation d’hydroxyde de calcium juste sous la surface du béton. La pâte de ciment proche de la surface du béton se densifie et la texture de la surface devient plus lisse et fermée. Ces surfaces possèdent un pouvoir de réflexion plus bas, ce qui les fait apparaître encore plus foncées (tab. 8.1.1).

Mesures préventives

Les colorations claires-foncées suite à des accumulations d’hydroxyde de calcium peuvent être miniminsées décalant les bétonnages vers des périodes à conditions climatiques plus propices ou en prenant des mesures de protection hivernale, empêchant la précipitation des carbonates à la surface du béton.

 

Stries ou marbrures noires

Causes

Les stries noires peuvent apparaître à la surface des bétons autoplaçants ou des bétons à consistance très fluide. Les stries noires ne se forment pas dans les bétons à consistance raide à molle. Les causes sont:
  • des inclusions organiques noires dans certains calcaires, p. ex. Schrattenkalk
  • des poussières de charbon non incinérées dans la cendre volante ou la fumée de silice
Les composés organiques issus des matières premières sont contenus dans les additions au ciment, dans le granulat ou dans les additions au béton. A cause de leur faible masse volumique, ces composés colorants flottent à la surface du béton frais.

Mesures préventives

En cas d’emploi d’un béton autoplaçant ou d’un béton à consistance très fluide, il est recommandé d’employer des ciments, des granulats et des additions qui ne contiennent que peu de composés organiques noirs. L’évaluation de la perte au feu offre à cet égard un premier indice.



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Tab. 8.1.1: Processus de transport et de cristallisation pendant le séchage.

Colorations brun-rouge

Causes

Les colorations brun-rouge peuvent apparaître lorsque l’armature de raccordement dalles-murs est exposée aux intempéries. La rouille se formant à la surface de l’acier peut être dissoute p. ex. par l’eau de pluie. Cette eau chargée de rouille peut provoquer des taches brunrouge ou des traces de coulures en s’écoulant sur une surface de béton.

Il est très difficile d’éliminer les taches de rouille sur une surface de béton. L’eau chargée de rouille pénètre d’habitude si profondément dans le béton qu’un nettoyage superficiel ne suffit pas. Il existe des produits de nettoyage capables d’enlever les taches, mais les surfaces traitées deviennent nettement plus claires. En cas d’emploi d’un tel produit, un traitement de la surface entière est recommandé.

Mesures préventives

Les fers d’armatures exposés sont à emballer avec des feuilles de plastique et à protéger des venues d’eau. La protection nécessaire est aussi obtenue en mettant l’élément d’ouvrage à l’abri sous une tente. Une autre solution consiste à badigeonner les fers d’armature avec du lait de ciment afin de leur offrir une protection anticorrosion.

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Fig. 8.1.3: Protection des armatures de raccordement vis-à-vis des intempéries.

 

Colorations jaune-brun

Causes

Les colorations jaune-brun peuvent apparaitre lorsque le béton est mis en place dans des coffrages à revêtement de résine phénolique, qui n’a pas suffisamment durci ou qui, à l’état durci, n’est pas suffisamment résistant aux rayons UV et aux alcalis. Les sollicitations par le rayonnement UV et par les intempéries, ainsi que la façon de stocker les panneaux de coffrage sur le chantier, sont déterminants relativement à l’apparition et à l’intensité des colorations.

Les températures élevées atteintes par l’élément d’ouvragev pendant l’hydratation peuvent accélérer la dégradation chimique de la pellicule de résine phénolique. Si un espace se crée entre le coffrage et la surface du béton, suite au retrait ou au relâchement des ancrages de coffrage, de l’eau de condensation peut se former par l’air plus frais pénétrant à l’intérieur de cet interstice. L’eau de condensation dissout les constituants phénoliques et coule entre le béton et le coffrage en laissant des traces jaune-brun à la surface du béton.

Mesures préventives

La résistance aux alcalis des panneaux à revêtement de résine synthétique peut être contrôlée avant leur emploi, en particulier pour la confection de béton de parement, à l’aide du test dit «de l’oeil de boeuf» (application de potasse caustique pendant un court instant sur la surface du revêtement en résine phénolique).

En cas de production de béton à surfaces lisses, il faut toujours veiller à ce que les peaux de coffrages n’engendrent pas de colorations. Il est recommandé de vieillir artificiellement les panneaux de coffrages en bois absorbant avant leur premier emploi, en les enduisant avec de la laitance de ciment. Toute exposition au rayonnement UV et aux intempéries, ainsi qu’un stockage inadéquat sur le chantier, doivent être évités.

 

Colorations roses

Causes

Les colorations roses peuvent apparaître lorsque les conditions suivantes sont simultanément réunies:
  • l’emploi d’un ciment à base de schistes calcinés (Optimo 4 ou Robusto 4R-S)
  • une consistance très fluide du béton (SCC ou béton fluide nécessitant peu d’énergie de compactage )
  • un coffrage métallique (qualité d’acier oxydable)
  • une huile ou un produit de coffrage inadéquat

Les ciments à schistes calcinés contiennent – dans leurs matières premières – des proportions faibles d’argiles cuites avec des minéraux ferrifères (magnétite ou hématite). La coloration rose résulte de l’accumulation des composés de fer d’une épaisseur d’un à deux micromètres sur la surface de contact entre le béton et le coffrage. La concentration des oxydes de fer à la surface présente une ségrégation en relation avec les coffrages métalliques oxydables. Dans les bétons à consistance très fluide, les particules d’oxydes de fer semblent pouvoir se mouvoir plus librement et provoquer plus facilement des colorations. La probabilité d’apparition de coloration est d’autant plus grande que les températures seront basses.

Par contre, le dosage en ciment, la provenance du ciment et du granulat, le type de fluidifiant ou l’utilisation d’un entraîneur d’air n’ont aucune influence sur la probabilité d’apparition de ces colorations. Les colorations roses n’ont pas été constatées dans les bétons vibrés, sur des surfaces non coffrées ou dans le cas d’utilisation de coffrages en bois ou synthétiques.
Les colorations roses peuvent être éliminées facilement par un léger ponçage avec du papier de verre. Les propriétés du béton ne sont en aucun cas affectées. Un nettoyage simple à l’eau sans traitement mécanique ne suffit pas pour enlever les colorations.

Mesures préventives

Les mesures suivantes de prévention des colorations roses ont été vérifées dans la pratique:
  • l’utilisation de coffrages métalliques en acier inoxydable. Ces coffrages de parement sont facilement reconnaissables à leur couleur métallique-argenté.
  • l’utilisation d’une cire plutôt qu’une huile de coffrage pour les panneaux usagés ou métalliques.

 

Coloration bleue

Causes

Les colorations bleues apparaissent exclusivement avec l’emploi de ciments de laitier de haut fourneau (CEM III). Elles sont induites par des teneurs faibles en sulfures dans le laitier. Les sulfures réagissent avec l’eau et forment des sulfures de calcium hydratés et des polysulfures de calcium. Ces polysulfures peuvent, à l’abri de l’air et dans un milieu alcalin (surfaces de béton coffrées), réagir avec des ions métalliques dissouts du laitier et du ciment (p. ex. fer, manganèse) et former des sulfures métalliques d’une teinte vive verte ou bleue. Ces sulfures métalliques verts ou bleus s’oxydent en composés incolores (sulfates, sulfites) au contact de l’air lorsque le béton sèche. La vitesse d’oxydation avec laquelle cette coloration du béton, due au ciment de laitier de haut fourneau, peut disparaître, dépend de plusieurs facteurs:
  • les conditions climatiques froides et humides ralentissent le séchage de la surface et donc la décoloration par oxydation.
  • les bétons poreux avec un rapport E/C élevé se décolorent rapidement. Ainsi immédiatement après le décoffrage, c’est une surface incolore qui apparaît. Dans les bétons denses le processus dure plus longtemps.
  • les éléments d’ouvrage horizontaux (dalles) qui restent plus longtemps dans le coffrage, se décolorent plus lentement. 

Selon les conditions ambiantes et la structure du béton, le processus de décoloration de la surface peut durer de quelques jours à quelques mois. Au coeur des bétons denses, la coloration verte ou bleue reste préservée pendant des décennies. Ceci peut aussi avoir un effet sur des surfaces traitées ultérieurement. On suppose qu’un traitement ultérieur bouche les pores superficiels et ralentit le processus d’oxydation. Les surfaces polies peuvent montrer une coloration persistante pendant longtemps, restant visible pendant plusieurs mois. Aussi une humidification peut rendre les colorations à nouveau visibles. Le phénomène n’est pas encore entièrement expliqué.

Mesures préventives

Les colorations bleues et vertes n’apparaissent, en général, que dans les bétons particulièrement denses et disparaissent par elles-mêmes en quelques jours ou mois. Si une teinte claire visée doit être atteinte au plus vite, des mesures favorisant le séchage de la surface peuvent avoir un effet d’accélération de la décoloration.

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Fig. 8.1.4: Surface d’une dalle en béton, en haut: avec une coloration bleue après le décoffrage; en bas: quelques semaines plus tard, la décoloration est complète.



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