HomeGuide pratique du béton8.2 Ségrégation et perte de pâte ou de mortier fin

8.2 Ségrégation et perte de pâte ou de mortier fin

 

8.2.1 Introduction

Différentes ségrégations peuvent survenir pendant ou après le transport, le transbordement, la mise en place, le compactage et le talochage du béton frais. Elles amoindrissent la qualité et l’aspect du béton. Une surface de béton rugueuse ou inégale, avec des colorations sombres, est provoquée par la perte de pâte de ciment (perte de laitance) et du mortier le plus fin par les joints de coffrage non étanches. Le ressuage ou le démélange de l’eau représente une forme particulière de la ségrégation.


8.2.2 Typologie apparente

La figure 8.2.1 illustre quelques formes typiques de ségrégation et de perte de pâte de ciment ou de mortier fin.


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Fig. 8.2.1: Typologie apparente des ségrégations et des pertes de pâte de ciment et de mortier fin.

 

8.2.3 Causes et mesures préventives

 

Généralités

Les constituants du béton frais peuvent se dissocier avant le raidissement. Les constituants se séparent en fonction de leur taille et masse volumique sous l’effet d’une vibration trop intensive ou par gravité dans le béton frais au repos. Les grains grossiers et lourds plongent (se sédimentent), tandis que les particules fines et légères remontent (fig. 8.2.2).

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Fig. 8.2.2: Carottes de forage d’une dalle en béton, à gauche: forte sédimentation, à droite: structure homogène sans sédimentation.

La libération de l’eau de gâchage par la pâte de ciment est appelée ressuage du béton. Ce phénomène peut avoir lieu en surface et à l’intérieur du béton. Un enrichissement en pâte de ciment peut se former sous les gros granulats, lors d’une vibration excessive du béton. La création d’une structure irrégulière, notamment de la porosité capillaire, affecte le développement de la résistance et la durabilité du béton. En surface du béton, les ségrégations se signalent sous la forme de variations de teintes. Les zones enrichies en pâte de ciment restent friables, même après le durcissement du béton et ont tendance au farinage et au sablage.

Des températures basses, un compactage excessif, une composition pauvre en farines ou un haut rapport E/C favorisent le ressuage (fig. 8.2.3).

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Fig. 8.2.3: Eau (de ressuage et de pluie) sur une surface horizontale d’un béton.

 

Ebauche de l’armature

Causes


Le reflet de la nappe extérieure de l’armature visible en surface du béton est créé par des microségrégations au niveau des particules les plus fines du béton frais. Un compactage local excessif, à proximité du coffrage ou de l’armature qui entrent en résonnance, en est la cause.

Mesures préventives

Un compactage trop intensif doit être évité et le pervibrateur ne doit pas toucher l’armature. En outre, les différences de température entre le béton frais et les fers d’armature de plus de 12° C sont à éviter en cas de températures ambiantes inférieures à 5–10° C. Le phénomène n’est normalement pas lié à une épaisseur d’enrobage insuffisante.

 

Formation de voiles

Causes

Lorsque le béton présente une tendance à la ségrégation et lorsque les tas de béton frais successivement déversés n’ont pas été suffisamment mélangés, de larges voiles peuvent apparaître. Ils se signalent par la présence de liserés clairs sur les surfaces des plafonds.

Des zones formant des nuages gris clairs à sombres, associés à des degrés de brillance variables, peuvent être causées par un compactage, irrégulier, insuffisant ou excessif. Il en résulte une ségrégation du béton, pouvant produire en surface des colorations sombres.

Des voiles peuvent également apparaître lors de l’utilisation de grandes quantités d’additions (p. ex. de la cendre volante).

Mesures préventives

La mesure la plus importante consiste en un compactage maîtrisé du béton frais pour empêcher un surcompactage local. Lors du compactage, l’aiguille vibrante ne doit pas toucher le coffrage ou l’armature (compactage). L’épaisseur de l’enrobage doit être impérativement respectée. Une teneur en farine assez élevée, comme p. ex. pour un béton pompé, améliore le pouvoir de rétention de l’eau du béton frais (béton pompé). Le béton doit être mis en place en couches régulières et compacté consciencieusement en tenant compte de sa consistance.

 

Colorations sombres

Causes

Les températures basses retardent le temps de prise et augmentent le risque de ségrégation du béton frais. La redistribution et la perte de l’eau au niveau microscopique, induites par les ségrégations, engendrent de fortes perturbations locales fortes de l’hydratation du ciment. Un degré d’hydratation plus faible et, en conséquence, une porosité capillaire plus basse mènent à des colorations sombres de grande étendue, notamment les sous-faces de planchers. C’est de la même manière que des démélanges induisent par la perte d’eau et de la laitence de ciment au niveau des nids de gravier ou de joints non étanches, des colorations sombres fortement contrastées.

Mesures préventives

Les colorations sombres induites par des ségrégations peuvent être évitées, en hiver, par l’emploi d’un accélérateur et le recours à des formulations de béton caractérisées par une meilleure capacité de rétention d’eau.

 

Farinage et canaux de remontée de l’eau

Causes

Le farinage résulte d’une hydratation perturbée du ciment à la surface du béton. L’eau de gâchage ressuée peut remonter le long du coffrage et laisser des traces sur la surface du béton, appelées canaux de remontée d’eau. Ce phénomène apparaît souvent lors de l’emploi de coffrages lisses non absorbants, en relation avec de fortes épaisseurs de couches de déversement.

Mesures préventives

La composition du béton est déterminante quant à l’apparition du ressuage du béton frais. Les points suivants doivent être respectés en ce qui concerne la formulation et la mise en oeuvre du béton:
  • Le béton doit avoir une teneur suffisante en farines. L’utilisation des ciments CEM II/B-M est avantageuse à cause de leur meilleur pouvoir de rétention d’eau.
  • Le béton doit avoir une consistance plastique à fluide et sa teneur en eau doit être limitée (rapport E/C < 0.6).
  • L’emploi d’un coffrage absorbant (p. ex. en lames de bois) réduit le risque d’apparition de canaux de remontée d’eau.
  • Le béton doit être coulé avec une vitesse constante et en couches régulières horizontales d’une épaisseur de 50–70 cm, afin de minimiser les ségrégations.
  • Le béton coulé doit être compacté rapidement et régulièrement.
Nids de gravier

Causes

Les nids de gravier se forment lorsque le béton se démélange, p. ex. à cause d’une hauteur de déversement trop grande ou d’un compactage ponctuellement insuffisant. Un coffrage non étanche, d’où la pâte de ciment (laitance) et le mortier fin peuvent s’échapper, peut aussi provoquer des nids de gravier. Une armature trop dense ou un écartement des barres d’armature trop faible par rapport au diamètre maximal du granulat peuvent également conduire à des nids de gravier, voire un à remplissage incomplet des coffrages (fig. 8.2.4).

Les nids de gravier apparaissent surtout dans les zones de bordure et dans les parties inférieures des éléments d’ouvrage. Ils se font remarquer à cause de leur texture et de leur teinte plus sombre. Pour le béton de parement (SBK2 à S), ils constituent un défaut et peuvent mettre l’étanchéité et la durabilité en cause.

Si les nids de gravier sont petits et sans effets sur la sécurité structurale et la durabilité, il est souvent préférable de renoncer à une réparation, celle-ci risquant d’altérer plus encore la qualité optique du béton de parement.

Mesures préventives

La formation des nids de gravier peut être réduite par les mesures suivantes:
  • Lors de la planification des ouvrages en béton de parement, il faut adapter les dimensions des éléments d’ouvrage en fonction de la densité et de la disposition des barres d’armature, ainsi que des propriétés du béton, de manière à ce que la mise en place et le compactage soient possibles sans entrave.
  • L’écartement des barres d’armature doit être plus grand que le diamètre maximal du granulat et celui des barres d’armature voisines. Une attention toute particulière doit être portée aux endroits de recouvrement des barres, des ancrages et des pliages en cas de teneurs élevées en armature.
  • Le béton doit posséder une granularité adéquate et une consistance adaptée aux dimensions de l’élément d’ouvrage et au mode de mise en place (béton pompé). En général, le diamètre maximal du granulat ne devrait pas dépasser un tiers de l’épaisseur minimale de l’élément d’ouvrage.
  • Le coffrage doit être étanche afin d’empêcher l’écoulement de l’eau et de la laitance de ciment. La fixation et l’étanchéification au niveau des joints de bétonnage, des joints de coffrage, des angles, des arêtes et des insertions sont à préparer avec le plus grand soin.
  • Des ouvertures dédiées au compactage sont à prévoir dans la disposition de l’armature et du coffrage de manière à ce que le béton puisse être étalé et compacté régulièrement.
  • Lorsque le transport du béton frais se fait par camion malaxeur, de longues durées de transports augmentent le risque de ségrégation. Le béton doit être malaxé pendant au moins deux minutes immédiatement avant le déchargement.
  • Le béton doit être coulé à vitesse constante et en couches horizontales d’épaisseur régulière. Pour éviter les ségrégations, la hauteur de déversement ne dépassera pas 50–70 cm au maximum (transbordement).
  • Pour les parements, il est possible de prévenir les ségrégations au pied du mur par la mise en place au préalable d’une couche de béton (épaisseur env. 10 cm) avec une teneur en ciment plus élevée et un diamètre maximal du granulat réduit (béton de pied de coulage). Il faut veiller à ce qu’il n’en résulte pas une éventuelle différence de teinte du béton.

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Fig. 8.2.4: Disposition des barres d’armature à densité élevée.

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Fig. 8.2.5: Ouvertures aménagées pour couler et compacter le béton en raison de la densité d’armature très élevée.



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