Réparation et renforcement structurel des piliers en milieu marin

Description du système

Maison unifamiliale située sur la côte majorquine à quelques mètres de la mer avec des terrasses soutenues par des piliers en béton armé. Les piliers sont dégradés en raison de l’attaque des sulfates et des chlorures qui a conduit à l’oxydation de l’armature et à la fisuration du béton qui les recouvrait, mettant en péril leur capacité portante.

Raison de l’intervention

En raison de l’agressivité de l’environnement marin, les 6 piliers en béton qui soutiennent les terrasses de la villa sont extrêmement détériorés, avec une perte de béton et des armatures totalement rouillées qui ont été laissées à nu.
La perte de section des piliers met en péril leur capacité portante et nécessite une intervention urgente pour restaurer leur intégrité et effectuer un renforcement structurel.

Défis et contraintes

« Les réparations et les renforcements doivent être effectués à l’aide de techniques et de matériaux qui garantissent une grande durabilité dans un environnement marin agressif.

Solution Molins

« Enlèvement du béton dégradé et préparation du substrat.
« Dégagement de l’armature et protection avec le primaire à base de ciment BETOPRIM.
« Réparation avec le mortier de réparation structurelle résistant aux sulfates PROPAM® REPAR TECHNO SR.
« Renforcement des colonnes avec le système de renforcement en fibre de carbone PROPAM® CARBOCOMP en enveloppant les colonnes avec PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL noyé dans la résine époxy BETOPOX® CARBO.
« Application de la résine époxy BETOPOX® 93 saupoudrée d’agrégat de silice frais.
« Application d’une couche de mortier PROPAM® REPAR TECHNO SR comme finition finale des piliers.

Exécution

« 1) Préparation du support
La principale cause de dégradation des colonnes étant l’attaque des chlorures (voir note technique), il est particulièrement important de procéder à une préparation exhaustive du support et des armatures.
A cette fin, tout le béton dégradé, épaufré et fissuré a été enlevé par des moyens mécaniques, jusqu’à ce que l’armature rouillée soit complètement exposée. La rouille a été enlevée et l’armature a été nettoyée à l’aide d’une brosse à pointes d’acier.

« Protection de l’armature
Pour assurer la durabilité de la réparation et protéger l’armature contre l’environnement marin, le primaire de protection de l’armature à base de ciment BETOPRIM a été appliqué à l’aide d’un pinceau à poils courts en 2 couches, en veillant à ce que l’armature soit entièrement recouverte.

« Restauration du béton enlevé
Avant de procéder au renforcement des colonnes avec de la fibre de carbone, il était nécessaire de restaurer le béton enlevé. Le choix du mortier de réparation a été conditionné par l’agressivité de l’environnement marin, c’est pourquoi le mortier de réparation structurelle résistant aux sulfates de classe R4 selon la norme UNE-EN 1504-3, PROPAM® REPAR TECHNO SR, a été choisi.
Ce mortier de réparation permet des applications jusqu’à 50 mm d’épaisseur en une seule couche, il a donc été appliqué, après avoir mouillé le béton du support jusqu’à saturation, à l’aide d’une truelle et d’un platoir, en laissant les bords des piliers arrondis pour faciliter l’application de la fibre de carbone.

« Renforcement en fibre de carbone
Le système PROPAM® CARBOCOMP a été utilisé pour le renforcement structurel des colonnes. Plus précisément, on a utilisé le tissu unidirectionnel en fibre de carbone PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL, spécialement conçu pour le renforcement des éléments soumis à la compression par confinement, comme c’est le cas des colonnes.
Sur les piliers réparés avec PROPAM® REPAR TECHNO SR et 7 jours après son application, la résine époxy BETOPOX® CARBO a d’abord été appliquée à l’aide d’un rouleau et avec une consommation approximative de 350 g/m2. Immédiatement après l’application et alors que la résine était encore fraîche, les piliers ont été enveloppés de fibre de carbone PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL en pressant avec un rouleau rigide dans le sens des fibres pour s’assurer qu’elles étaient complètement imprégnées de résine et que les éventuelles poches d’air étaient éliminées. Les chevauchements entre les différentes feuilles de tissu étaient de 20 cm.
Comme revêtement final, une nouvelle couche de résine BETOPOX® CARBO a été appliquée avec une consommation approximative de 250 g/m2.

 » 5. Application d’un pont de liaison époxy et saupoudrage d’agrégats
Pour permettre la finition des piliers avec un mortier de ciment, il est nécessaire d’augmenter la rugosité de la surface de l’armature en fibre de carbone. Pour ce faire, le pont d’adhérence époxy à faible viscosité BETOPOX® 93 a été appliqué et saupoudré de sable de silice propre alors qu’il était encore frais.

6. application d’une couche de finition avec un mortier de réparation résistant aux sulfates
Enfin, pour conserver l’aspect fini conventionnel des piliers, une dernière couche de mortier de réparation résistant aux sulfates PROPAM® REPAR TECHNO SR a été appliquée sur la surface rugueuse créée par le saupoudrage de sable sur la fibre de carbone.

Note technique

L’agressivité du milieu marin pour les structures en béton armé
L’eau de mer contient des sels en solution (35 g/l en moyenne) qui sont principalement du chlorure de sodium et des sulfates.
L’atmosphère des zones à environnement marin contient de fortes concentrations d’ions chlorure et sulfate qui, transportés par l’humidité élevée, pénètrent dans les pores des matériaux de construction. Dans ce qui suit, nous expliquons les attaques qu’ils causent aux structures en béton armé.

Attaque par les chlorures
Elle est caractéristique des environnements proches de la mer (la bande des 5 premiers kilomètres du littoral est considérée comme un environnement de classe IIIa : Zone générale d’exposition marine) ou des zones climatiques froides où l’on utilise des sels de déverglaçage (chlorure de sodium ou de potassium).

Les chlorures se diffusent à travers les pores ou les fissures du béton jusqu’à atteindre les armatures. L’attaque des chlorures est ponctuelle (piqûres) et provoque la corrosion du fer de l’armature, qui peut affecter toute la section de l’armature. De plus, les sels de chlorure étant hygroscopiques, ils retiennent l’humidité dans le béton. La rouille formée a un volume 2,5 fois supérieur à celui du fer qui constituait initialement l’armature, ce qui provoque la fissuration et la rupture du béton. La rupture du béton, outre la perte de section résistante dans les éléments porteurs, favorise la poursuite du processus d’oxydation et donc la dégradation.

Pour minimiser cette dégradation, l’EHE-08 (Instruction Espagnole sur le Béton Structurel) établit des teneurs minimales en ciment et des rapports eau/ciment afin de fabriquer un béton le moins poreux possible.

Attaque par les sulfates
Les sulfates en contact avec l’aluminate tricalcique (C3A) contenu dans le ciment et avec l’eau, réagissent en donnant naissance à des sels de grand volume qui se dilatent dans le béton et provoquent sa fissuration et sa rupture. Ces sels, connus sous le nom d’ettringite, ont un volume 8 fois supérieur à celui des produits de départ.

La seule façon d’éviter cette réaction dans des sols ou des environnements avec présence de sulfates est d’utiliser des ciments à faible teneur en aluminates (résistants aux sulfates) comme le ciment avec lequel PROPAM® REPAR TECHNO SR est formulé.