Carbonatation des Structures en béton
La microstructure du béton est telle qu’elle présente des pores capillaires à hauteur de 28%. L’étendue des pores dépend de la qualité du béton et de la présence d’eau au moment du mélange du béton. Faire du béton plus dense avec moins de rapport eau / ciment réduit la quantité de pores. Ces pores sont créés en raison de l’évaporation de l’excès d’eau libre lors du renforcement de la masse de béton. Ces pores sont interconnectés et pénètrent à l’intérieur de la masse de béton à partir de la surface des structures en béton.
La carbonatation du béton est un processus par lequel le dioxyde de carbone de l’air pénètre dans le béton à travers les pores et réagit avec l’hydroxyde de calcium pour former des carbonates de calcium. On a vu que la conversion de Ca(OH)2 en CaCO3 par l’action du CO2 se traduit par un petit retrait.
Nous verrons un autre aspect de la carbonatation, car le CO2 en lui-même n’est pas réactif. En présence d’humidité, le CO2 se transforme en acide carbonique dilué, qui attaque le béton et réduit également l’alcalinité du béton (c’est-à-dire que la valeur du pH diminue).
L’air contient du CO2. La concentration de CO2 dans l’air rural peut être d’environ 0,03% en volume. Dans les grandes villes, le contenu peut aller jusqu’à 0,3% ou exceptionnellement jusqu’à 1,0%. Dans le tunnel, s’il n’est pas bien ventilé, l’intensité peut être beaucoup plus élevée.
Le pH de l’eau interstitielle dans le béton durci est généralement compris entre 12,5 et 13.5 en fonction de la teneur en alcali du ciment. L’alcalinité élevée forme une fine couche de passivation autour du renfort en acier et la protège de l’action de l’oxygène et de l’eau. Tant que l’acier est placé dans un état hautement alcalin, il ne va pas se corroder. Une telle condition est connue sous le nom de passivation.
En pratique, le CO2 présent dans l’atmosphère en concentration plus ou moins importante pénètre dans le béton et carbonate le béton et réduit l’alcalinité du béton. La valeur du pH de l’eau interstitielle dans la pâte de ciment durcie, qui était d’environ 13, sera réduite à environ 9,0. Lorsque tout le Ca (OH) 2 est devenu carbonaté, la valeur du pH diminuera jusqu’à environ 8,3. Avec une valeur de pH aussi faible, la couche protectrice est détruite et l’acier est exposé à la corrosion.
La carbonatation du béton est l’une des principales raisons de la corrosion des armatures. Bien sûr, l’oxygène et l’humidité sont les autres composants nécessaires à la corrosion de l’acier incorporé.
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