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1V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Approche performantielle et prédictive dela durabilité des structures en béton (armé)
fondée sur les indicateurs de durabilité
Véronique Baroghel-BounyAdjoint au Chef du Département Matériaux - Chef du Groupe "MDM"
Université Paris Est - IFSTTARParis - France
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Journée COTITA Centre-Est "Approche performantielle et évolutions normatives"
15 nov. 2011, Lyon, France
2V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité - Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
3V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - EXEMPLES DE DÉGRADATIONS DE STRUCTURES EN BÉTON (ARMÉ)
Corrosion
Alcali-réaction
Pont en bord de mer
Ecaillage
Corps d'épreuve exposé au gel et aux sels
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
[AFGC, 2004][Baroghel-Bouny et al., BLPC, 2004]
la durabilité ... question essentielle !
4V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
matériau Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armésur la base de mesures sur éprouvettes de laboratoire + d'unsystème de classes comparaison et classement de bétons
( sélection ou optimisation de formules, contrôle qualité, ...)
1
1 - LES DIFFÉRENTS OBJECTIFS DE L'ÉVALUATION DE LA DURABILITÉ
5V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armésur la base de mesures sur éprouvettes de laboratoire + d'unsystème de classes comparaison et classement de bétons
( sélection ou optimisation de formules, contrôle qualité, ...)
1
2
1 - LES DIFFÉRENTS OBJECTIFS DE L'ÉVALUATION DE LA DURABILITÉ
Conception de bétons pour une durabilité prédéfinie Qualification de formules de béton pour une structure donnée
sur la base de critères performantiels (spécifications) cahiers des charges, règlements de conception, normes, ...
6V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Prédiction de la durée de vie d'une structure (phase de concept.) Diagnostic et prédiction de la durée de vie résiduelle
de structures existantes (éventuellement dégradées) contrôle in situ décision de réparation ou d'extension de la durée de service
Conception de bétons pour une durabilité prédéfinie Qualification de formules de béton pour une structure donnée
sur la base de critères performantiels (spécifications) cahiers des charges, règlements de conception, normes, ...
Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armésur la base de mesures sur éprouvettes de laboratoire + d'unsystème de classes comparaison et classement de bétons
( sélection ou optimisation de formules, contrôle qualité, ...)
1
2
3
1 - LES DIFFÉRENTS OBJECTIFS DE L'ÉVALUATION DE LA DURABILITÉ
Approche multi-niveaux
Modèle
s prédic
tifs
7V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Équivalence de performance (approches intermédiaires) CEN/TC104/SC1/TG17: "the impossible European consensus story !"
Approches prescriptives (normes actuelles) : classes d'expo., obligationmoyens (E/L max., teneur ciment min., enrobage min., ouverture fissure max., ...) formules à haute teneur en add. ? nouveaux matériaux ? innovation ? NON flexibilité sur les marges de sécurité ? optimisation éco.? NON durée de vie ? 50 ans fondements ? empiriques
1 - ÉVALUATION DE LA DURABILITÉ : OUTILS DISPONIBLES / REQUIS
Approche performantielle et prédictive
EN 206-1
Besoins actuels : durabilité à (très) long terme (ouvrages spéciaux) renforcer le lien entre formulation & durée de vie (structure) faciliter l'utilisation de bétons "verts" + assurer la durabilité aider au diagnostic et optimiser le suivi des structures
ACV
CEN FNTP Pas de détermination directe !
Applications limitées !
8V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - APPROCHE FONDÉE SUR LES INDICATEURS DE DURABILITÉ
Référence : document AFGC (état de l'art + guide) [AFGC, 2004], [AFGC, 2007]"Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages"
Principaux objectifs et applications : évaluation de la durabilité "potentielle" conception de bétons pour une durée de vie donnée de l'ouvrage prédiction de la durée de vie / suivi des structures existantes
Boîte à outilsDurabilité
approche globale, performantielle, multi-niveaux & prédictive de la durabilité
durabilité à (très) long terme (ouvrages spéciaux) renforcer le lien entre formulation & durée de vie (structure) faciliter l'utilisation de bétons "verts" + assurer la durabilité aider au diagnostic et optimiser le suivi des structures
ACV
9V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - APPROCHE FONDÉE SUR LES INDICATEURS DE DURABILITÉ
Référence : document AFGC (état de l'art + guide) [AFGC, 2004], [AFGC, 2007]"Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages"
Principaux objectifs et applications : évaluation de la durabilité "potentielle" conception de bétons pour une durée de vie donnée de l'ouvrage prédiction de la durée de vie / suivi des structures existantes
approche globale, performantielle, multi-niveaux & prédictive de la durabilité
"Maîtrise de la durabilité des ouvrages d’art en béton - Application de l’approche performantielleRecommandations provisoires "
guide pour l'application aux ouvrages d'art courants
[LCPC, 2010]
10V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - AVANTAGES DE LA NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DANS LE CONTEXTE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE
Viser des niveaux de performance à atteindre permet de tirer pleinement parti des possibilités désormais offertes par les
nouveaux concepts de formulation (B(T)HP, BAP, forts % d'add. minérales, combi. d'add.),sortant du champ couvert par les normes usuelles
solutions innovantes (matériaux et structures "verts" & éco., composites, ...)
plus de liberté pourle concepteur
11V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - AVANTAGES DE LA NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DANS LE CONTEXTE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE
Viser des niveaux de performance à atteindre permet de tirer pleinement parti des possibilités désormais offertes par les
nouveaux concepts de formulation (B(T)HP, BAP, forts % d'add. minérales, combi. d'add.),sortant du champ couvert par les normes usuelles
solutions innovantes (matériaux et structures "verts" & éco., composites, ...)
Approche globale prise en compte de la durabilité (matériau + structure) à long terme (durée de
vie), dès la phase de conception prévision & réduction coûts (gros entretien, réparation, ...), ...
prise en compte de critères éco., sociaux, environnementaux, esthétiques, ... gain au niveau de la qualité de vie, de l'insertion dans site nat. ou tissu urbain
durée de vie spécifiée
plus de liberté pourle concepteur
12V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - AVANTAGES DE LA NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DANS LE CONTEXTE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE
Viser des niveaux de performance à atteindre permet de tirer pleinement parti des possibilités désormais offertes par les
nouveaux concepts de formulation (B(T)HP, BAP, forts % d'add. minérales, combi. d'add.),sortant du champ couvert par les normes usuelles
solutions innovantes (matériaux et structures "verts" & éco., composites, ...)
Approche globale prise en compte de la durabilité (matériau + structure) à long terme (durée de
vie), dès la phase de conception prévision & réduction coûts (gros entretien, réparation, ...), ...
prise en compte de critères éco., sociaux, environnementaux, esthétiques, ... gain au niveau de la qualité de vie, de l'insertion dans site nat. ou tissu urbain
Spécifications performantielles relatives à la durabilité prise en compte de l'aspect "durabilité" dans les textes et projets matériaux (et structures) optimisés pour répondre à un cahier des charges durée de vie + longue, nouveaux types de projets, architecture de demain, ... garantie de durée de vie (& sécurité) avec des ss-produits et sans surcoût
Contribution au développement durable
durée de vie spécifiée
plus de liberté pourle concepteur
13V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - AVANTAGES DE LA NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DANS LE CONTEXTE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE
Viser des niveaux de performance à atteindre permet de tirer pleinement parti des possibilités désormais offertes par les
nouveaux concepts de formulation (B(T)HP, BAP, forts % d'add. minérales, combi. d'add.),sortant du champ couvert par les normes usuelles
solutions innovantes (matériaux et structures "verts" & éco., composites, ...)
Approche globale prise en compte de la durabilité (matériau + structure) à long terme (durée de
vie), dès la phase de conception prévision & réduction coûts (gros entretien, réparation, ...), ...
prise en compte de critères éco., sociaux, environnementaux, esthétiques, ... gain au niveau de la qualité de vie, de l'insertion dans site nat. ou tissu urbain
Spécifications performantielles relatives à la durabilité prise en compte de l'aspect "durabilité" dans les textes et projets matériaux (et structures) optimisés pour répondre à un cahier des charges durée de vie + longue, nouveaux types de projets, architecture de demain, ... garantie de durée de vie (& sécurité) avec des ss-produits et sans surcoût
Retour sur investissement supérieur
durée de vie spécifiée
plus de liberté pourle concepteur
14V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Coût ?
Durabilité ?
Cycles de gel-dégel + sels
• Pénétration des Cl-• Carbonatation
• Alcali-réaction• Réactions sulfatiques
Corrosion des armatures
+ dégradations du béton
• Gonflement• Ecaillage
Gonflement + fissuration
Cycles d'humidification-séchage
++ …
+ …dégradations
1 - LA DURABILITÉ : PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE
processus physico-
chimiques(couplés)
[Baroghel-Bouny, OA 63, 2008]
15V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Coût ?
Cycles de gel-dégel + sels
• Pénétration des Cl-• Carbonatation
• Alcali-réaction• Réactions sulfatiques
Propriétés de transport+ interactions fluide-matrice
• Gonflement• Ecaillage
Gonflement + fissuration
Cycles d'humidification-séchage
++ …
+ …dégradations
1 - LA DURABILITÉ : PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE
Microstructure
Durabilité ?
Corrosion des armatures
+ dégradations du béton
processus physico-
chimiques(couplés)
[Baroghel-Bouny, OA 63, 2008]
16V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Cycles de gel-dégel + sels
• Pénétration des Cl-• Carbonatation
• Alcali-réaction• Réactions sulfatiques
Propriétés de transport+ interactions fluide-matrice
• Gonflement• Ecaillage
Gonflement + fissuration
Cycles d'humidification-séchage
++ …
+ …dégradations
1 - LA DURABILITÉ : PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE
Coût ?
Microstructure
Durabilité ?
Corrosion des armatures
+ dégradations du béton
Indicateurs de durabilité
processus physico-
chimiques(couplés)
[Baroghel-Bouny, OA 63, 2008]
17V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Cycles de gel-dégel + sels
• Pénétration des Cl-• Carbonatation
• Alcali-réaction• Réactions sulfatiques
Propriétés de transport+ interactions fluide-matrice
• Gonflement• Ecaillage
Gonflement + fissuration
Cycles d'humidification-séchage
++ …
+ …dégradations
processus physico-
chimiques(couplés)
Indicateurs de durabilité
Témoins de durée de vie
1 - LA DURABILITÉ : PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE
Coût ?
Microstructure
Durabilité ?
Corrosion des armatures
+ dégradations du béton
[Baroghel-Bouny, OA 63, 2008]
18V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité - Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
19V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Pertinence théorique paramètres-clés (matériau) pour laquantification (équations) et la prédiction (modèles) de la durabilité
Détermination fiable et facile au moyen d'essais de laboratoire validés(précision, reproductibilité, ..., adéquates), sur éprouvettes de laboratoireou sur prélèvements
indicateurs généraux (universels) valables pour différents types de dégradation
2 - INDICATEURS DE DURABILITÉ : DÉFINITIONS ET CARACTÉRISTIQUES
1
20V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Pertinence théorique paramètres-clés (matériau) pour laquantification (équations) et la prédiction (modèles) de la durabilité
Détermination fiable et facile au moyen d'essais de laboratoire validés(précision, reproductibilité, ..., adéquates), sur éprouvettes de laboratoireou sur prélèvements
indicateurs généraux (universels) valables pour différents types de dégradation
teneur (initiale) en portlandite Ca(OH)2
porosité (accessible à l'eau) coef. de diffusion (app. ou eff.) des ions (Cl-) perméabilité à l'eau liquide perméabilité aux gaz
1
2 - INDICATEURS DE DURABILITÉ : DÉFINITIONS ET CARACTÉRISTIQUES
propriétés de transport
Selection
[AFGC, 2004]
21V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Pertinence théorique paramètres-clés (matériau) pour laquantification (équations) et la prédiction (modèles) de la durabilité
Détermination fiable et facile au moyen d'essais de laboratoire validés(précision, reproductibilité, ..., adéquates), sur éprouvettes de laboratoireou sur prélèvements
indicateurs généraux (universels) valables pour différents types de dégradation
indicateurs spécifiques à un processus de dégradation donné (alcali-réaction, dégradations dues au gel, ...)
1
2
2 - INDICATEURS DE DURABILITÉ : DÉFINITIONS ET CARACTÉRISTIQUES
22V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Pertinence théorique paramètres-clés (matériau) pour laquantification (équations) et la prédiction (modèles) de la durabilité
Détermination fiable et facile au moyen d'essais de laboratoire validés(précision, reproductibilité, ..., adéquates), sur éprouvettes de laboratoireou sur prélèvements
indicateurs généraux (universels) valables pour différents types de dégradation
indicateurs spécifiques à un processus de dégradation donné (alcali-réaction, dégradations dues au gel, ...)
paramètres complémentaires (optionnels)
1
2
2 - INDICATEURS DE DURABILITÉ : DÉFINITIONS ET CARACTÉRISTIQUES
3
seuls quelques paramètres sont requis ...
23V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Pertinence théorique paramètres-clés (matériau) pour laquantification (équations) et la prédiction (modèles) de la durabilité
Détermination fiable et facile au moyen d'essais de laboratoire validés(précision, reproductibilité, ..., adéquates), sur éprouvettes de laboratoireou sur prélèvements
indicateurs généraux (universels) valables pour différents types de dégradation
indicateurs spécifiques à un processus de dégradation donné (alcali-réaction, dégradations dues au gel, ...)
paramètres complémentaires (optionnels)
1
2
2 - INDICATEURS DE DURABILITÉ : DÉFINITIONS ET CARACTÉRISTIQUES
3
le même panel est utilisé pour différents objectifs
24V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
2 - PERTINENCE THÉORIQUE DE LA TENEUR EN Ca(OH)2
Agressions chimiques d'origine externeCa(OH)2 forte solubilité très sensible aux agressions chimiques externes (attaques acides) lixiviation (effet négatif)
Alcali-réactionCa(OH)2 source d'ions Ca++
rôle important dans la précipitation de produits expansifs (effet négatif)
Corrosion des armaturesDans un matériau sain : NaOH + KOH + Ca(OH)2 pH 13,5Réserve de Ca(OH)2 effet tampon (pH = 12,4) dans solution interstitielle maintien d'un pH basique assurance et maintien de la passivation des armatures (effet positif)or Ca(OH)2 est le ppal produit d'hydratation touché par la carbonatation teneur en Ca(OH)2 donnée d'entrée des modèles de carbonatation
teneur en Ca(OH)2 : indicateur de durabilité général(mesurée par ATG [LPC n°58, 2002])
25V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
2 - PERTINENCE DE LA POROSITÉ ACCESSIBLE À L'EAU
Évaluation de la qualité générale du matériau (paramètre global)
Contrôle de la production de bétons ayant des caractéristiques prédéfinies
Calcul d'autres indicateurs de durabilité
Spécifications de durabilité limitées à des seuils sur ce paramètre dans lecas [formule simple + ouvrage-type + environnement peu agressif + durée de vie courte]
Prédiction de la durée de vie (données d'entrée de tous les modèles, ...)
Détermination facile : pesée hydrostatique [NF P18-459]
26V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
2 - PERTINENCE DE LA POROSITÉ ACCESSIBLE À L'EAU
Évaluation de la qualité générale du matériau (paramètre global)
Contrôle de la production de bétons ayant des caractéristiques prédéfinies
Calcul d'autres indicateurs de durabilité
Spécifications de durabilité limitées à des seuils sur ce paramètre dans lecas [formule simple + ouvrage-type + environnement peu agressif + durée de vie courte]
Prédiction de la durée de vie (données d'entrée de tous les modèles, ...)
Détermination facile : pesée hydrostatique [NF P18-459]
100(sat)M(sat)M
(sec)M(sat)MPeauair
airaireau
Peau (en %)
calcul de la porosité
Peau : indicateur de durabilité général
27V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
2 - COEFFICIENTS DE DIFFUSION DES IONS Cl- : PERTINENCE THÉORIQUE
paramètres-clés dans les lois décrivant la pénétration des ions Cl-Deff : "pure" propriété de transport (1ère loi de Fick ou éq. de Nernst-Planck)Dapp : prend en compte les interactions (2ème loi de Fick) description réaliste
modèles physiques
modèles empiriques
28V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
paramètres-clés dans les lois décrivant la pénétration des ions Cl-Deff : "pure" propriété de transport (1ère loi de Fick ou éq. de Nernst-Planck)Dapp : prend en compte les interactions (2ème loi de Fick) description réaliste
Relation théorique entre les coefficients "effectif" et "apparent" :
Peau : porosité à l'eau : masse volumique
Deff et Dapp : indicateurs de durabilité
le choix entre Dapp et Deff dépendra de l'objectif de l'investigation et de l'utilisation que l'on souhaite faire de ce paramètre dans la pratique
appf
beff Ddc
dmρPD eau
[Cl- "libres"]
[Cl- liés]
"isotherme" d'interaction
2 - COEFFICIENTS DE DIFFUSION DES IONS Cl- : PERTINENCE THÉORIQUE
29V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
paramètres-clés dans les lois décrivant la pénétration des ions Cl-Deff : "pure" propriété de transport (1ère loi de Fick ou éq. de Nernst-Planck)Dapp : prend en compte les interactions (2ème loi de Fick) description réaliste
Relation théorique entre les coefficients "effectif" et "apparent" :
Peau : porosité à l'eau : masse volumique
Deff et Dapp : indicateurs de durabilité
le choix entre Dapp et Deff dépendra de l'objectif de l'investigation et de l'utilisation que l'on souhaite faire de ce paramètre dans la pratique
appf
beff Ddc
dmρPD eau
[Cl- "libres"]
[Cl- liés]
"isotherme" d'interaction
Capacité de fixation des Cl-
paramètre complémentaire spécifique à la corrosion initiée par les Cl-
2 - COEFFICIENTS DE DIFFUSION DES IONS Cl- : PERTINENCE THÉORIQUE
30V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Migration en régime station. Deff (pente) ex. [NT Build 335, 1997] Dapp (time-lag)3 techniques : titrage "aval" ou "amont", conductivimétrie "aval"
Migration en régime non-station. Dapp + capacité de fixation + Peau Deff
ex. [NT Build 492, 1999]
Diffusion en régime non-station. Dapp + capacité de fixation + Peau Deff
ex. [LPC n°58, 2002], [XP CEN/TS 12390-11, 2010]2 méthodes : profil (prélèvements + extraction + dosage des Cl-) et colorimétrie (test AgNO3)
Mesure de la résistivité électrique (r) Deff = a / rex. [norme espagnole, recom. RILEM, ...]
2 - COEF. DE DIFF. DES Cl- : MÉTHODES DE DÉTERMINATION EN COND. SAT. [Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
31V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Migration en régime station. Deff (pente) ex. [NT Build 335, 1997] Dapp (time-lag)3 techniques : titrage "aval" ou "amont", conductivimétrie "aval"
Migration en régime non-station. Dapp + capacité de fixation + Peau Deff
ex. [NT Build 492, 1999]
Diffusion en régime non-station. Dapp + capacité de fixation + Peau Deff
ex. [LPC n°58, 2002], [XP CEN/TS 12390-11, 2010]2 méthodes : profil (prélèvements + extraction + dosage des Cl-) et colorimétrie (test AgNO3)
Mesure de la résistivité électrique (r) Deff = a / rex. [norme espagnole, recom. RILEM, ...]
différentes méthodes sont à disposition(directes ou par l'intermédiaire d'autres paramètres)
indicateur de substitution
2 - COEF. DE DIFF. DES Cl- : MÉTHODES DE DÉTERMINATION EN COND. SAT.
R
2 kg
éprouvette
0 ?
[Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
32V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Loi de Darcy (étendue)gradient de pression
viscosité dynamique du fluide
pS)(kv rl kliq
perméabilité relative
kliq : indicateur de durabilité général
taux de saturationmoy. de l'épr. de matériau
Vitesse de filtration
perméabilité "intrinsèque" du matériau (saturé)
2 - PERTINENCE THÉORIQUE DE LA PERMÉABILITÉ À L'EAU LIQUIDE
33V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité -Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
34V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Durabilité "potentielle" Indicateur général
Très faible (TF)
Faible
(F)
Moyenne
(M)
Elevée
(E)
Très élevée (TE)
Porosité accessible à l'eau Peau (%) > 16 14 à 16 12 à 14 9 à 12 6 à 9 Coef. de diffusion "effectif" des Cl- Deff (10-12 m2.s-1) > 8 2 à 8 1 à 2 0,1 à 1 < 0,1 Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de migration) Dapp(mig) (10-12 m2.s-1)
1 à 5 < 1
Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de diffusion ns) Dapp(dif) (10-12 m2.s-1)
> 50 10 à 50 5 à 10 < 5
Perméabilité "apparente" aux gaz Kapp(gaz) (10-18 m2) (à S=0) > 1000 300 à 1000 100 à 300 30 à 100 < 30
Perméabilité intrinsèque à l'eau liq. kliq (10-18 m2) (à S=1) > 10 1 à 10 0,1 à 1 0,01 à 0,1 < 0,01
Teneur initiale en Ca(OH)2 (% par rapport à la masse de ciment) < 10 10 à 13 13 à 20 20 à 25 25
3 - CLASSES ASSOCIÉES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ GÉNÉRAUX(PRÉVENTION DE LA CORROSION DES ARMATURES)
Coef. de diffusion des Cl-
[valeurs moy. - Mesures sur éprouv. conservées préalablement dans l'eau (âge 90 j)]
M.O.bien définis
avec
l'écart-type
adéquat
Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armé donné
[Baroghel-Bouny, RILEM, 2007][Baroghel-Bouny et al., ConcreteLife'06, 2006]
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
35V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Durabilité "potentielle" Indicateur général
Très faible (TF)
Faible
(F)
Moyenne
(M)
Elevée
(E)
Très élevée (TE)
Porosité accessible à l'eau Peau (%) > 16 14 à 16 12 à 14 9 à 12 6 à 9 Coef. de diffusion "effectif" des Cl- Deff (10-12 m2.s-1) > 8 2 à 8 1 à 2 0,1 à 1 < 0,1 Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de migration) Dapp(mig) (10-12 m2.s-1)
1 à 5 < 1
Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de diffusion ns) Dapp(dif) (10-12 m2.s-1)
> 50 10 à 50 5 à 10 < 5
Perméabilité "apparente" aux gaz Kapp(gaz) (10-18 m2) (à S=0) > 1000 300 à 1000 100 à 300 30 à 100 < 30
Perméabilité intrinsèque à l'eau liq. kliq (10-18 m2) (à S=1) > 10 1 à 10 0,1 à 1 0,01 à 0,1 < 0,01
Teneur initiale en Ca(OH)2 (% par rapport à la masse de ciment) < 10 10 à 13 13 à 20 20 à 25 25
3 - CLASSES ASSOCIÉES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ GÉNÉRAUX(PRÉVENTION DE LA CORROSION DES ARMATURES)
Coef. de diffusion des Cl-
M.O.bien définis
qqs autres syst. de classes dispo. dans la littérature (basés sur des param. de labo. ou in-situ)[ASTM C 1202-94], [Nilsson et al., 1998], [Torrent, 1999], [Bamforth et al., 2002] RILEM Workshop 2006[Ferreira, 2003], [du Preez & Alexander, 2004] [Bickley et al. report, 2006]
[RILEM, PRO 41, 2007] Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armé donné
[valeurs moy. - Mesures sur éprouv. conservées préalablement dans l'eau (âge 90 j)]
avec
l'écart-type
adéquat
[Baroghel-Bouny, RILEM, 2007][Baroghel-Bouny et al., ConcreteLife'06, 2006]
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
36V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Durabilité "potentielle" Indicateur général
Très faible (TF)
Faible
(F)
Moyenne
(M)
Elevée
(E)
Très élevée (TE)
Porosité accessible à l'eau Peau (%) > 16 14 à 16 12 à 14 9 à 12 6 à 9 Coef. de diffusion "effectif" des Cl- Deff (10-12 m2.s-1) > 8 2 à 8 1 à 2 0,1 à 1 < 0,1 Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de migration) Dapp(mig) (10-12 m2.s-1)
1 à 5 < 1
Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de diffusion ns) Dapp(dif) (10-12 m2.s-1)
> 50 10 à 50 5 à 10 < 5
Perméabilité "apparente" aux gaz Kapp(gaz) (10-18 m2) (à S=0) > 1000 300 à 1000 100 à 300 30 à 100 < 30
Perméabilité intrinsèque à l'eau liq. kliq (10-18 m2) (à S=1) > 10 1 à 10 0,1 à 1 0,01 à 0,1 < 0,01
Teneur initiale en Ca(OH)2 (% par rapport à la masse de ciment) < 10 10 à 13 13 à 20 20 à 25 25
selon chaque indicateur déterminé1
Coef. de diffusion des Cl-
3 - CLASSES ASSOCIÉES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ GÉNÉRAUX(PRÉVENTION DE LA CORROSION DES ARMATURES)
Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armé donné[valeurs moy. - Mesures sur éprouv. conservées préalablement dans l'eau (âge 90 j)]
[Baroghel-Bouny, RILEM, 2007][Baroghel-Bouny et al., ConcreteLife'06, 2006]
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
37V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
3 - CLASSES ASSOCIÉES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ GÉNÉRAUX(PRÉVENTION DE LA CORROSION DES ARMATURES)
Coef. de diffusion des Cl-
sur la base d'une appréciation globale2
selon chaque indicateur déterminé1
Évaluation de la durabilité "potentielle" d'un béton armé donné[valeurs moy. - Mesures sur éprouv. conservées préalablement dans l'eau (âge 90 j)]
Durabilité "potentielle" Indicateur général
Très faible (TF)
Faible
(F)
Moyenne
(M)
Elevée
(E)
Très élevée (TE)
Porosité accessible à l'eau Peau (%) > 16 14 à 16 12 à 14 9 à 12 6 à 9 Coef. de diffusion "effectif" des Cl- Deff (10-12 m2.s-1) > 8 2 à 8 1 à 2 0,1 à 1 < 0,1 Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de migration) Dapp(mig) (10-12 m2.s-1)
1 à 5 < 1
Coef. de diffusion "apparent" des Cl- (mesuré par essai de diffusion ns) Dapp(dif) (10-12 m2.s-1)
> 50 10 à 50 5 à 10 < 5
Perméabilité "apparente" aux gaz Kapp(gaz) (10-18 m2) (à S=0) > 1000 300 à 1000 100 à 300 30 à 100 < 30
Perméabilité intrinsèque à l'eau liq. kliq (10-18 m2) (à S=1) > 10 1 à 10 0,1 à 1 0,01 à 0,1 < 0,01
Teneur initiale en Ca(OH)2 (% par rapport à la masse de ciment) < 10 10 à 13 13 à 20 20 à 25 25
complémentaritédes I.D.
[Baroghel-Bouny, RILEM, 2007][Baroghel-Bouny et al., ConcreteLife'06, 2006]
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
38V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
4
6
8
10
12
14
16
18
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa)
Poro
sité
acc
essi
ble
à l'e
au (%
) 28 jours45 jours56 jours90 jours
TF
F
M
E
TE
Corrélation entre porosité et résistance :Peau des B20 aux BHP avec FS tels que Rmoy.28 > 90 MPa (Peau<10%)
BHP durabilité "potentielle" élevée ou très élevée
3 - EXEMPLE : POROSITÉ ACCESSIBLE A L'EAU
BO BHP
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
âge
classes
Résultats obtenus par pesée hydrostatique sur éprouvettes de bétons (après conservation dans l'eau)
durabilité"potentielle"
[NF P18-459]
[AFGC, 2004]
39V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0,0
0,1
1,0
10,0
100,0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa)
Coef
. de
diff.
app
aren
t des
Cl-
(10-1
2 m2 .s
-1)
28 jours90 jours180 jours
M
F
E
TE
BHP
3 - EXEMPLE : COEFFICIENT DE DIFFUSION "APPARENT" DES Cl-
Résultats obtenus par essai de migration en régime non-stationnaire sur des bétons saturés (après conservation dans l'eau)
Âge
classes
Dns(mig) (3 ordres de grandeur) entre bétons bas de gamme (20-25 MPa)et BHP avec FS BHP durabilité "potentielle" élevée ou très élevée
mais déviation par rapport à une relation simple entre Dns(mig) et Rmoy.28
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
M120FS
M25 TF
40V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0,0
0,1
1,0
10,0
100,0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa)
Coef
. de
diff.
app
aren
t des
Cl-
(10-1
2 m2 .s
-1)
28 jours90 jours180 jours
M
F
E
TE
BHP
CV même durabilité "potentielle" que BHP
3 - EXEMPLE : COEFFICIENT DE DIFFUSION "APPARENT" DES Cl-
Résultats obtenus par essai de migration en régime non-stationnaire sur des bétons saturés (après conservation dans l'eau)
La résistance mécanique est insuffisante pour évaluer la durabilité"potentielle" d'un BA (notamment avec additions pouzzo.) et pour qualifier une formule pertinence d'une approche performantielle et des ID choisis
Âge
(20 à 30%)
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
M120FS
M25 TF
41V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0,01
0,1
1
10
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Average 28-day compressive strength (MPa)
Effe
ctive
Cl- d
if. co
ef. (
10-12
m2 .s-1 )
with FACEM III/AHPCs with SF
M
L
H
VH
HPCs
3 - EXEMPLE : COEFFICIENT DE DIFFUSION "EFFECTIF" DES Cl-
Résultats obtenus par essai de migration en régime stationnaire sur des bétonssaturés (après conservation dans l'eau)
classes
laitier(62%)
(20 à 35%)CV
formules avec CV (20 à 35%) ou laitier (62%) Deff + faible
pas d'effet pour 39% CV (âge=4m) effet faible pour 43% laitier (âge=8m)
CV (39%)
laitier(43%)
avec âge
conception de bétons
pour une durabilitéprédéfinie
bénéfice des add. àune Rmoy.28 donnée
Ajouterdes FS !
Coe
f. de
dif.
effe
ctif
des
Cl-
(10-
12m
2 .s-1
)
Résistance moy. à la comp. à 28 jours (MPa)
BHPM120FS
M25F
M
E
TEavec CVCEM III/ABHP avec FS
[Baroghel-Bouny et al., CCC, 2011]
42V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
CFA (4-7m
)B30-
III/C BO-IIILR
77-3-II
IM30F
AB50F
AB60S
F-EALR
59-2b
M75-EAM75
LR59-
1-III
B80SF-S
M75SF
B80SF-CEf
fect
ive
Cl- d
if. c
oef.
(10-1
2 m
2 .s-1
) ss mig. testnss mig. test [kd=0]nss dif. testresistiv ity meas.
HPCs
Increasing 28-d c.s.
H
VH
0
1
2
3
4
5
6
M25(90d)
CFA (1-4m)
B30(3y)
B45(6m)
BO-I(8m)
BO-VB(2y)
M50(90d)
Effe
ctive
Cl- d
if. co
ef. (
10-12
m2 .s-1 ) ss mig. testnss mig. test [kd=0]nss dif. testresistivity meas.
Increasing 28-d c.s.
M
L
des méthodes simples & rapides permettent de déterminer Deff avecune précision suffisante, même dans le cas des bétons avec additions
Résultats similaires (pour une large gamme de bétons) Même classe de durabilité "potentielle"
(excepté qd résultats très proches d'une limite entre classes)quelle que soit la méthode(différences acceptables / précisionde l'essai)
25 MPa 87 MPa
3 - EXEMPLE : COEFFICIENT DE DIFFUSION "EFFECTIF" DES Cl-
Comparaison entre différentes méthodes (bétons saturés après cons. dans l'eau)
Deff ≥ 1 (classes F & M) Deff < 1 (classes E & TE)
E
TE
F
[Baroghel-Bouny et al., CCC, 2011]
BHP
43V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
CFA (4-7m
)B30-
III/C BO-IIILR
77-3-II
IM30F
AB50F
AB60S
F-EALR
59-2b
M75-EAM75
LR59-
1-III
B80SF-S
M75SF
B80SF-CEf
fect
ive
Cl- d
if. c
oef.
(10-1
2 m
2 .s-1
) ss mig. testnss mig. test [kd=0]nss dif. testresistiv ity meas.
HPCs
Increasing 28-d c.s.
H
VH
0
1
2
3
4
5
6
M25(90d)
CFA (1-4m)
B30(3y)
B45(6m)
BO-I(8m)
BO-VB(2y)
M50(90d)
Effe
ctive
Cl- d
if. co
ef. (
10-12
m2 .s-1 ) ss mig. testnss mig. test [kd=0]nss dif. testresistivity meas.
Increasing 28-d c.s.
M
L
BHP ou bétons avec add. (âge > 90 d) Deff très faible durabilité "pot." élevée ou très élevée
incorporation de FS dans les BHP Deff
bétons avec CV effet bénéfique avec l'âge (ex. CFA - 35% CV)
25 MPa87 MPa
Efficacité des BHP & bétons avec additions pour limiter le transport des Cl-
35% CV
Deff ≥ 1 (classes F & M) Deff < 1 (classes E & TE)
E
TE
F
3 - EXEMPLE : COEFFICIENT DE DIFFUSION "EFFECTIF" DES Cl-
Comparaison entre différentes méthodes (bétons saturés après cons. dans l'eau)
35% CV
[Baroghel-Bouny et al., CCC, 2011]
BHPBHP ou bétonsavec additions
44V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
10
100
1000
10000
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa)
Perm
éabi
lité
appa
rent
e au
x ga
z (1
0-18 m
2 )
28 jours90 jours
TE
E
M
TF
F
Kapp(gaz)(à S=0) (de plusieurs ordres de grandeur) des bétons bas de gamme (20-25 MPa) aux BHP avec FS
3 - EXEMPLE : PERMÉABILITÉ AUX GAZ "APPARENTE"
Résultats sur bétons après conservation dans l'eau et étuvage à T= 105 ± 5 °C
BHPâge
Mode opératoire AFPC-AFREMS = 0
classes
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
[RGCU, 2007]
CVM120FS
M75
M25
(P = 0.2 MPa)
M75FS
45V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
10
100
1000
10000
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa)
Perm
éabi
lité
appa
rent
e au
x ga
z (1
0-18 m
2 )
28 jours90 jours
TE
E
M
TF
F
0
5
10
15
20
25
30
35
40
10 100 1000 10000 100000 1000000
Rayon des pores (Å)
V/
log(
r) (m
m3 .Å
-1.g
-1)
B80 avec FS
B80 avec FS et AE ... mais dispersion des résultats : par ex. influence négative sur les BHP de
présence d'AEA
3 - EXEMPLE : PERMÉABILITÉ AUX GAZ "APPARENTE"
Résultats sur bétons après conservation dans l'eau et étuvage à T= 105 ± 5 °C
Rayon des pores (Å)
BHP
28 jours
âge
[RGCU, 2007]
M120FS
M75
M25
[Baroghel-Bouny, TI, 2005]
connectivité du réseau des vides
AEA durabilité"potentielle" faible
AEA
(P = 0.2 MPa)Mode opératoire AFPC-AFREMS = 0
Distributions porales PIM
M75FS
M75-EAM75FS-EA
M75FSM75FS-EA
46V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Bétons (classés selon
Rmoy.28)
E/C E/liant Rmoy.28
(MPa)
Peau ou PHg (%)
Kapp(gaz) (S = 0)
(10-18 m2)
Dns(mig) ou Dns(dif)
(*) (10-12 m2.s-1)
Durabilité "potentielle"
globale(1) M25CVEA 0,84 0,67 20,5 16,4 390 5,8 F M25CV 0,96 0,77 23,5 15,7 206 9,5 M M25 0,84 0,84 24,5 16,1 978 30,0 F M25EA 0,70 0,70 26,8 13,7 148 22,4 M B30 0,43 0,43 39,0 10,7(Hg) 270 17,5 M B32 0,44 0,44 46,5 11,8 217 8,6(*) M M30CV 0,74 0,52 48,5 12,8 54 1,7 E M50CVEA 0,45 0,36 49,0 14,3 271 1,5 M M50EA 0,39 0,39 49,5 13,3 272 5,5 M M50CV 0,56 0,45 53,0 15,0 89 1,8 M M50 0,48 0,48 55,5 14,7 69 8,7 M M75FSEA 0,34 0,32 67,0 10,3 347 0,7 M M75EA 0,27 0,27 68,5 10,7 782 3,5 M B60 0,34 0,34 68,8 10,1 196 1,2(*) E M75 0,32 0,32 75,0 11,4 106 5,6 M B70FS 0,37 0,35 84,0 7,6(Hg) 240 4,8 E M75FS 0,38 0,36 85,5 10,0 167 0,8 E B80FS 0,30 0,28 91,9 9,3 30 0,7(*) E M100FS 0,33 0,30 109,0 8,4 17 0,3 TE M120FS 0,26 0,23 127,5 7,4 43 0,04 TE
R
moy
28cr
oiss
ante
3 - DURABILITÉ "POTENTIELLE" SUR LA BASE D'INDICATEURS (MESURÉS À 28 JOURS)
BHP
(1): pondération identique pour chaque indicateur
BHP (avec FS et sans AEA) durabilité "potentielle" élevée ou très élevée
[Baroghel-Bouny, OA 44, 2004]
30% CV
R moy
.28cr
oiss
ante
47V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
( comparaison et classement de bétons) sélection ou optimisation de formules, ...
conservation 90 joursdans l'eau avant essai
Mesure en labo Base de donnéesou
Indicateurs de durabilité
comparaison
Évaluation de la durabilité "potentielle"
d'un BA donné
Classes proposées
- âge- C.I. et C.L. bien définis- mode opératoire
1
3 - APPROCHE PERFORMANTIELLE SUR LA BASE D'INDICATEURS DE DURABILITÉ
Méthodologie (1)
48V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité - Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
49V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 (expos ition aux se ls m arins )
T yp e d 'en viro n n em en t D u rée d e vie ex ig ée / N iveau d 'ex ig en ce 5 .1 5 .2
6 ( im m ers ion dans
l'eau de m er)
7 (zone de m arnage)
< 30 an s N iveau 1
•P eau < 16 •P eau < 14 •P eau < 15 •P eau < 14
d e 30 à 50 an s N iveau 2
•P eau < 15 •P eau < 11 •P eau < 13 •P eau < 11
d e 50 à 100 an s N iveau 3
•P eau < 14 •P eau < 11 •D app(m ig ) < 2 •k liq < 0 ,1
•P eau < 13 •D app(m ig ) < 7
•P eau < 11 •D app(m ig ) < 3 •k liq < 0 ,1
d e 100 à 120 an s N iveau 4
•P eau < 12 •D app(m ig ) < 20 •k liq < 0 ,1
•P eau < 9 •D app(m ig ) < 1 •K app (gaz) < 30 •k liq < 0 ,01
•P eau < 12 •D app(m ig ) < 5
•P eau < 10
•D app(m ig ) < 2
•K app(gaz) < 100
•k liq < 0 ,05 > 120 an s N iveau 5
•P eau < 9
•D app (m ig ) < 10 •K app (gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
•P eau < 9 •D app(m ig ) < 1 •K app (gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
•P eau < 9
•D app(m ig ) < 1 •P eau < 9
•D app(m ig ) < 1
•K app(gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
cahiers des charges, recommandations, règlements, normes, ...
4 - SPÉCIFICATIONS RELATIVES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ EN FONCTION DU TYPE D'ENVIRONNEMENT ET DE LA DURÉE DE VIE EXIGÉE
Exemple : protection contre la corrosion initiée par les Cl- (enrobage = 50 mm) Nouveau !
Sélection ou qualification de formules de béton pour une structure donnée
avec
l'écart-type
adéquat [Baroghel-Bouny, TI, 2005]
EN 206-1
50V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Mesure en labo Base de donnéesou
Indicateurs de durabilité
comparaison comparaison
Évaluation de la durabilité "potentielle"
d'un BA donné
Sélection/qualification de formules de béton pourune STRUCTURE donnée
Spécifications figurant dans le
Cahier des Charges
- âge- C.I. et C.L. bien définis- mode opératoire
Spécifications proposées
1 2
Classes proposées
Cahier des
Charges
Pont de Millau(France)
4 - APPROCHE PERFORMANTIELLE SUR LA BASE D'INDICATEURS DE DURABILITÉ
Méthodologie (2)
51V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité - Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
52V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Hypothèse : restriction à la période d'incubation(état limite (E.L.) = dépassivation des armatures) sécuritaire, approche matériau, ...
Etat
de co
rrosio
n
Diffusion CO2, Cl- Incubation Propagation
Temps
dépassivation
E.L.
Ruine
Corrosion des armatures initiée par la carbonatation ou par les Cl-
5 - PRÉDICTION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES SUR LA BASE D'I.D.
Méthodologie (3)
CO2Cl-
armature
bétonx = prof. de pénétration de l'espèce agressive
x = enrobage
53V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 - PRÉDICTION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES SUR LA BASE D'I.D.
Méthodologie (3)
données d'entrée du
modèle
Mesure des indicateurs in situ à des échéances données
Calibration des "lois" incluses dans le modèle
Indicateurs de durabilité
Modèle- équations d'état - équations de transport- C.I. et C.L. - "lois" de variation des indicateurs : f(t, T°, HR, x, …)
sortiesnumériques du modèle
Témoins de durée de vie calculés
Hypothèse : restriction à la période d'incubation
(cinétiques et/ou profils)x=x(t) c=c(x,t)
rôle central
Profondeur
temps Profondeur
Teneur
54V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 - PRÉDICTION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES SUR LA BASE D'I.D.
Méthodologie (4)
(cinétiques et/ou profils)
Témoins de durée de vie calculéssorties
numériques du modèle
Caractéristiques de la structure (enrobage, …)
comparaison
Prédiction de la durée de vie de la structure(phase de conception)
1
55V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 - PRÉDICTION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES SUR LA BASE D'I.D.
Méthodologie (4)
Témoins de durée de vie calculéssorties
numériques du modèle
Caractéristiques de la structure (enrobage, …)
comparaison
Prédiction de la durée de vie de la structure(phase de conception)
Évaluation de l'état in situ(diagnostic)
2 1
(cinétiques et/ou profils)
Témoins de durée de vie mesurés in
situ(*) à des échéances données(*) : et/ou en laboratoire
56V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 - PRÉDICTION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES SUR LA BASE D'I.D.
Méthodologie (4)
Témoins de durée de vie calculéssorties
numériques du modèle
Caractéristiques de la structure (enrobage, …)
comparaison comparaison
(*) : et/ou en laboratoire
Prédiction de la durée de vie de la structure(phase de conception)
Prédiction de la durée de vie
résiduelle de l'OA
Évaluation de l'état in situ(diagnostic)
et/ou 2ème phase de validation du modèle (ou recalage) en conditions naturelleset/ou 1ère phase de validation du modèle (ou recalage) en conditions de labo.
2 3 1
(cinétiques et/ou profils)
Témoins de durée de vie mesurés in
situ(*) à des échéances données
57V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Environnement sans chlorure :- évolution de la profondeur carbonatée (i.e. zone où pH 9) en fonction dutps (cinétique)
- profil de teneur en CaCO3 (ou en Ca(OH)2 résiduelle) et évol en fct du tps
En présence de chlorures :- évolution de la profondeur de pénétration des Cl- (i.e. zone où [Cl-"libres"] [Cl-"libres"]crit) en fonction du tps (cinétique)
- profil de [Cl-"libres"] et évolution en fonction du tps
En conditions non saturées :- profil hydrique et évolution en fonction du tps
ou
ou
Témoins de durée de vie données pertinentes indispensables pour lesuivi in situ et la prédiction de la durée de vie (résiduelle) des OA en BA
Définitions (corrosion des armatures)
5 - TEMOINS DE DUREE DE VIE
58V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Mesure des témoins de durée de vie
Cinétiques de pénétration des espèces agressives
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6Racine de t (j0,5)
() CFA
M25BO
5 - TEMOINS DE DUREE DE VIE
en laboratoire (1ère phase) et en environnement naturel (2ème phase)
0
10
20
30
40
0 2 4 6 8 10 12Square root of time (d0.5)
Pene
tratio
n de
pth
x d (m
m)
M25B35B35EABO
Prof
. de p
énét
. des
Cl- x
d(m
m)
Racine carrée du temps (j0,5)
loi en t
Chloruresxd
Racine carrée du temps (j0,5)
Prof
. car
bona
tée x
c(m
m)
loi en t
bétons Carbonatation Cl- "libres"pH < 9
xc
bétons
validation des modèles
59V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6Racine de t (j0,5)
() CFA
M25BO
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 10 20 30 40 50Profondeur (mm)
Pere
t rel
. de
mas
se (%
)
5 - TEMOINS DE DUREE DE VIE
Humidité
temps
Profondeur (mm)
CO2
CO2
CO2Ca(OH)2
CaCO3
Profondeur (mm)
Teneur (%)
Relat
ive m
ass l
oss(
%)
chlorures "libres"
chlorures totaux
Cl-
Cl-Cl-
Profondeur (mm)
Teneur (%) Chlorures
Perte relative de masse (%)
en laboratoire (1ère phase) et en environnement naturel (2ème phase)
0
10
20
30
40
0 2 4 6 8 10 12Square root of time (d0.5)
Pene
tratio
n de
pth
x d (m
m)
M25B35B35EABO
Prof
. de p
énét
. des
Cl- x
d(m
m)
Racine carrée du temps (j0,5)
loi en t
Chloruresxd
Racine carrée du temps (j0,5)
Prof
. car
bona
tée x
c(m
m)
loi en t
bétons Carbonatation Cl- "libres"
xc
Carbonatation
bétons
pH < 9
Mesure des témoins de durée de vie
Cinétiques de pénétration des espèces agressives
Profils de concentration
validation des modèles
60V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
indicateurs de durabilité (+ param. complém.) données d'entrée témoins de durée de vie (cinétiques & profils) sorties fondés d'un point de vue physique et chimique cadre déterministe ou probabiliste flexibles et facilement accessibles
sélection d'un éventail de modèles validés ayant différents niveauxde sophistication
5 - MODÈLES PRÉDICTIFS
Caractéristiques requises
- carbonatation- pénétration Cl-- alcali-réaction
d'outils simples à des modèles physico-
chimiques dét./proba.
Modélisation multi-niveaux
[ERLPC, 2008][AFGC, 2004]
61V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
indicateurs de durabilité (+ param. complém.) données d'entrée témoins de durée de vie (cinétiques & profils) sorties fondés d'un point de vue physique et chimique cadre déterministe ou probabiliste flexibles et facilement accessibles
sélection d'un éventail de modèles validés ayant différents niveauxde sophistication destinés à résoudre différents types de problèmes sélection selon précision requise, durée de vie visée, données disponibles, ...
5 - MODÈLES PRÉDICTIFS
Caractéristiques requises
Modélisation multi-niveaux
[ERLPC, 2008][AFGC, 2004]
62V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
indicateurs de durabilité (+ param. complém.) données d'entrée témoins de durée de vie (cinétiques & profils) sorties fondés d'un point de vue physique et chimique cadre déterministe ou probabiliste flexibles et facilement accessibles
incluant les couplages (physicochimiques, multi-espèces, …) applicables en conditions partiellement saturées :
• séchage naturel• cycles réels d'humidification-séchage
incluant les modifications microstructurales induites par les dégrad. :• espace poreux par carbonatation ou cristallisation de sels• porosité par lixiviation• modification de la structure poreuse par formation de sel de Friedel
si possible multi-échelles (du mat. à la structure)
5 - MODÈLES PRÉDICTIFS
Caractéristiques requises
[Maekawa & Ishida, 2001 2007]voir par ex.
modèles phys.-chim. sophistiqués
[ERLPC, 2008][AFGC, 2004]
63V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
4 niveaux de sophistication Niveau 1 - Modèle de diffusion des chlorures (cond. saturées)
diffusion des Cl- (en solution diluée) 1ère loi de Fick interactions Cl--matrice (globales) isoth. non lin. de Freundlich loi empirique Deff Cl- = f(cCl-)
Niveau 2 - Modèle de transport multi-espèces (cond. saturées) 4 ions + interact. électriques entre ions éq. de Nernst-Planck/Poisson interactions Cl--matrice ≠ options (description + détermination)
5 - CONCEPT MULTI-NIVEAUX APPLIQUÉ À LA MODÉLISATION DU TRANSP. ISOTH. DES Cl-
Plateforme multi-niveaux (modèle physique numérique 1-D) [Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
Approche multi-espèces
Nive
au d
e sop
hist
icatio
n cr
oiss
ant
64V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
4 niveaux de sophistication Niveau 1 - Modèle de diffusion des chlorures (cond. saturées)
diffusion des Cl- (en solution diluée) 1ère loi de Fick interactions Cl--matrice (globales) isoth. non lin. de Freundlich loi empirique Deff Cl- = f(cCl-)
Niveau 2 - Modèle de transport multi-espèces (cond. saturées) 4 ions + interact. électriques entre ions éq. de Nernst-Planck/Poisson interactions Cl--matrice ≠ options (description + détermination)
5 - CONCEPT MULTI-NIVEAUX APPLIQUÉ À LA MODÉLISATION DU TRANSP. ISOTH. DES Cl-
Plateforme multi-niveaux (modèle physique numérique 1-D) [Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
Approche multi-espèces
Nive
au d
e sop
hist
icatio
n cr
oiss
ant
extension aisée : cadre probabiliste prédictions en termes d’indice de fiabilité () ou de probabilité de
défaillance (Pf) prise en compte des incertitudes relatives aux données d’entrée aide à la décision pour l’optimisation marges de sécurité appropriées bénéfices éco. & environ. !
65V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
4 niveaux de sophistication Niveau 1 - Modèle de diffusion des chlorures (cond. saturées)
diffusion des Cl- (en solution diluée) 1ère loi de Fick interactions Cl--matrice (globales) isoth. non lin. de Freundlich loi empirique Deff Cl- = f(cCl-)
Niveau 2 - Modèle de transport multi-espèces (cond. saturées) 4 ions + interact. électriques entre ions éq. de Nernst-Planck/Poisson interactions Cl--matrice ≠ options (description + détermination)
Niveau 3 - Modèle physicochimique avancé (cond. saturées) 6 à 8 ions + 3 à 8 composés solides interactions Cl--matrice adsorption physique sur C-S-H + formation selde Friedel par réactions chimiques instant. (dissol./précip.) modif. microstructure et propriétés de transport (induites par précipitation sel de
Friedel, lixiviation, ...)
Niveau 4 - Modèle de transport combiné humidité-ions contribution de l'advection au transport ionique global transport vapeur d'eau ( 1ère loi de Fick) & eau liq. ( loi de Darcy) couplage eau/ions, variation des propriétés de transport vs. S
5 - CONCEPT MULTI-NIVEAUX APPLIQUÉ À LA MODÉLISATION DU TRANSP. ISOTH. DES Cl-
Plateforme multi-niveaux (modèle physique numérique 1-D) [Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
Couplage transport-chimie
Conditions non-saturées
Approche multi-espèces
Nive
au d
e sop
hist
icatio
n cr
oiss
ant
kliq requise !
transport
hydrique
66V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
4 niveaux de sophistication Niveau 1 - Modèle de diffusion des chlorures (cond. saturées)
diffusion des Cl- (en solution diluée) 1ère loi de Fick interactions Cl--matrice (globales) isoth. non lin. de Freundlich loi empirique Deff Cl- = f(cCl-)
Niveau 2 - Modèle de transport multi-espèces (cond. saturées) 4 ions + interact. électriques entre ions éq. de Nernst-Planck/Poisson interactions Cl--matrice ≠ options (description + détermination)
Niveau 3 - Modèle physicochimique avancé (cond. saturées) 6 à 8 ions + 3 à 8 composés solides interactions Cl--matrice adsorption physique sur C-S-H + formation selde Friedel par réactions chimiques instant. (dissol./précip.) modif. microstructure et propriétés de transport (induites par précipitation sel de
Friedel, lixiviation, ...)
Niveau 4 - Modèle de transport combiné humidité-ions contribution de l'advection au transport ionique global transport vapeur d'eau ( 1ère loi de Fick) & eau liq. ( loi de Darcy) couplage eau/ions, variation des propriétés de transport vs. S
5 - CONCEPT MULTI-NIVEAUX APPLIQUÉ À LA MODÉLISATION DU TRANSP. ISOTH. DES Cl-
Plateforme multi-niveaux (modèle physique numérique 1-D) [Baroghel-Bouny et al.,CCC, 2009]
Couplage transport-chimie
Conditions non-saturées
Approche multi-espèces
Nive
au d
e sop
hist
icatio
n cr
oiss
ant
kliq requise !
transport
hydrique
67V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Corps d'épreuve en BA sur le site de La Rochelle (zone de marnage)
Profondeur (m)[C
l- tota
l](m
ol/m
3de
bét
on)
enrobage(50 mm)
5 - PRÉDICTION DES PROFILS DE [Cl-] ET DE LA DURÉE DE VIE EN ENVIRONNEMENT MARIN PAR LE MODÈLE MULTI-ESPÈCES (NIVEAU 2)
Identification des données d'entrée (DCl, isotherme d'interaction, ...)par analyse inverse à partir d'un profil exp. de [Cl-tot]
(BHP)
Identification àt1 = 2 ans (mod.)
Cl-
(CEM I ; E/C=0,26 ; FS/C = 0,12 ; Rmoy.28 =127,5 MPa)M120FS
Méthode particulièrement appropriée au suivi de structures existantes
données souvent
disponibles
[Baroghel-Bouny et al., BLPC, 2004]
Profils [Cl -tot ]
analyse inverse
données exp.(prélèvements)
68V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Depth x (m)
[Cl- to
t.](m
ol /
m3
of c
oncr
ete)
prediction at t2 = 4 & 10 years
cover thickness (50 mm)
Corps d'épreuve en BA sur le site de La Rochelle (zone de marnage)
5 - PRÉDICTION DES PROFILS DE [Cl-] ET DE LA DURÉE DE VIE EN ENVIRONNEMENT MARIN PAR LE MODÈLE MULTI-ESPÈCES (NIVEAU 2)
Comparaison entre simulations numériques et mesures 2ème phase de validation (en environ. naturel) ou recalage du modèle
bonne concordance à t2 = 4 & 10 ans, excepté près de la surface
(BHP)
prédiction àt2 = 4 & 10 ans (mod.)
Cl-
[Baroghel-Bouny et al., BLPC, 2004]
données exp.(prélèvements)
enrobage(50 mm)
[Cl- to
tal]
(mol
/m3
de b
éton
)
(CEM I ; E/C=0,26 ; FS/C = 0,12 ; Rmoy.28 =127,5 MPa)Profils [Cl -
tot ]
M120FS
Profondeur (m)
cycles d'humidification-séchage
69V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
0
Corps d'épreuve en BA sur le site de La Rochelle (zone de marnage)
5 - PRÉDICTION DES PROFILS DE [Cl-] ET DE LA DURÉE DE VIE EN ENVIRONNEMENT MARIN PAR LE MODÈLE MULTI-ESPÈCES (NIVEAU 2)
Calculs aux échéances ultérieures (ex. 50 & 100 ans)
(BHP)
Prédiction de l'évolution future de la structure (à long terme)[Baroghel-Bouny et al., MS&T'08, 2008]
Cl-
Durée de vie (période d'incubation) > 100 ans
Simulations niveau 2 Durée de vie = 170 ans (cCl-/cOH- = 0.6 au 1er lit armatures
prédiction àt2 = 50 & 100 ans (mod.)
enrobage(50 mm)
[Baroghel-Bouny et al., BLPC, 2004]
[Cl-tot.]crit
[Cl- to
tal]
(mol
/m3
de b
éton
)
(CEM I ; E/C=0,26 ; FS/C = 0,12 ; Rmoy.28 =127,5 MPa)M120FS
Profils [Cl -tot ]
Profondeur (m)
70V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
5 (expos ition aux se ls m arins )
T yp e d 'en viro n n em en t D u rée d e vie ex ig ée / N iveau d 'ex ig en ce 5 .1 5 .2
6 ( im m ers ion dans
l'eau de m er)
7 (zone de m arnage)
< 30 an s N iveau 1
•P eau < 16 •P eau < 14 •P eau < 15 •P eau < 14
d e 30 à 50 an s N iveau 2
•P eau < 15 •P eau < 11 •P eau < 13 •P eau < 11
d e 50 à 100 an s N iveau 3
•P eau < 14 •P eau < 11 •D app(m ig ) < 2 •k liq < 0 ,1
•P eau < 13 •D app(m ig ) < 7
•P eau < 11 •D app(m ig ) < 3 •k liq < 0 ,1
d e 100 à 120 an s N iveau 4
•P eau < 12 •D app(m ig ) < 20 •k liq < 0 ,1
•P eau < 9 •D app(m ig ) < 1 •K app (gaz) < 30 •k liq < 0 ,01
•P eau < 12 •D app(m ig ) < 5
•P eau < 10
•D app(m ig ) < 2
•K app(gaz) < 100
•k liq < 0 ,05 > 120 an s N iveau 5
•P eau < 9
•D app (m ig ) < 10 •K app (gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
•P eau < 9 •D app(m ig ) < 1 •K app (gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
•P eau < 9
•D app(m ig ) < 1 •P eau < 9
•D app(m ig ) < 1
•K app(gaz) < 30
•k liq < 0 ,01
5 - SPÉCIFICATIONS RELATIVES AUX INDICATEURS DE DURABILITÉ EN FONCTION DU TYPE D'ENVIRONNEMENT ET DE LA DURÉE DE VIE EXIGÉE
Exemple : protection contre la corrosion initiée par les Cl- (enrobage = 50 mm)
Peau = 7,4% ; Dapp(mig) = 0,04·10-12 m2.s-1
Kapp(gaz) = 43·10-18 m2 ; kliq = 10-5·10-18 m2M120FS[Baroghel-Bouny et al., CCC, 2009]
71V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Introduction : nouvelle approche de la durabilité
2 - Indicateurs de durabilité : définitions, caractéristiques et pertinence
3 - Classes associées aux indicateurs de durabilité - Exemples d'évaluation de la durabilité "potentielle" (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
4 - Spécifications performantielles, en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée
5 - Prédiction de la durée de vie des structures : témoins de durée de vie et modélisation "multi-niveaux"
6 - Conclusion : boîte à outils pour l'évaluation et la prédiction de la durabilité
Plan
72V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
6 - NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ FONDÉE SUR LES I.D.
Approche intégrée exp./mod. et "multi-niveaux"
Chaque outil a une fonction bien définie et intervient à une étape précise Indicateurs de durabilité Témoins de durée de vie mesures distinctes
Modèles Ppales entrées
2 étapes de validation (labo. + in situ) + étude de sensibilité(préalablement à toute prédiction)
Viser des niveaux de performance / durée de vie spécifiés plus grande liberté nouveaux concepts de formulation & matériaux high-tech, ..., dans le contexte du
développement durable
Indicateursde durabilité
(données pertinentes & facilt accessibles)
73V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
1 - Conception des bétons & ouvrages neufs Méthodologie générale et complète
2 - Suivi des ouvrages en BA existants
Évaluation et prédiction de la durabilité à l'aide d'un éventailde propriétés du matériau (signification physique précise + accessibilité par des méthodes bien définies & validées)
6 - BOÎTE À OUTILS POUR L'ÉVALUATION ET LA PRÉDICTION DE LA DURABILITÉ
méthodologie scientifiquement fondée ... mais facile à utiliser !
cycle de vie
Indicateurs de durabilité + Méthode(s) + Classes Spécifications performantielles Modèle(s) prédictif(s) Témoins de durée de vie + Méthode(s) (labo. / env. nat.)
Boîte à
outils
74V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Indicateurs de durabilité sélectionnés + paramètres complémentaires optionnels + méthodes d'essais + incertitudes + classes
Spécifications performantielles relatives aux I.D.
Modèle(s) prédictif(s)
approche "multi-niveaux"
Témoins de durée de vie pertinents + méthodes d'essais (labo. / env. nat.)
6 - CONTENU ET UTILISATION DE LA BOÎTE À OUTILS
plusieursoptions
outils simples pour l'ingénieur
modèles sophistiqués pour prédiction fine
flexibilité
BOÎTE À OUTILSDurabilité
Guide
Modèle
exp. (essais labo.) respect des M.O. et des échéances recom. (démarrage à 90 j) analytiques num. (inverses)
75V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Indicateurs de durabilité sélectionnés + paramètres complémentaires optionnels + méthodes d'essais + incertitudes + classes
Spécifications performantielles relatives aux I.D.
Modèle(s) prédictif(s)
approche "multi-niveaux"
Témoins de durée de vie pertinents + méthodes d'essais (labo. / env. nat.)
6 - CONTENU ET UTILISATION DE LA BOÎTE À OUTILS
plusieursoptions
outils simples pour l'ingénieur
modèles sophistiqués pour prédiction fine
exp. (essais labo.) respect des M.O. et des échéances recom. (démarrage à 90 j) analytiques num. (inverses)
flexibilité
pour chaque outil (hiérarchisation &) choix en fonction du cas(agressions potentielles, environnement, durée de vie spécifiée, modèle à utiliser, ...)
Guide
BOÎTE À OUTILSDurabilité
Modèle
76V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Indicateurs de durabilité sélectionnés + paramètres complémentaires optionnels + méthodes d'essais + incertitudes + classes
Spécifications performantielles relatives aux I.D.
Modèle(s) prédictif(s)
approche "multi-niveaux"
Témoins de durée de vie pertinents + méthodes d'essais (labo. / env. nat.)
6 - CONTENU ET UTILISATION DE LA BOÎTE À OUTILS
plusieursoptions
outils simples pour l'ingénieur
modèles sophistiqués pour prédiction fine
exp. (essais labo.) respect des M.O. et des échéances recom. (démarrage à 90 j) analytiques num. (inverses)
flexibilité
outils susceptibles d'évoluer(en fct des progrès scientifiques & techniques, du retour d'exp. sur structures réelles, ..)
Guide
BOÎTE À OUTILSDurabilité
Modèle
77V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
6 - MISE EN PRATIQUE DE L'APPROCHE PROPOSÉE
Etablissement de cahiers des charges types ( CCTP) pour une utilisation systématique intégration de l'approche dans PETRA, guide "Bétons", ... (SETRA)
Mise à disposition de formules locales "clés en main", à durabilitéélevée, à faible coût, respectueuses de l'environnement (granulats locaux, utilisation d'additions minérales, …), et pré-caractérisées selon la nouvelle approche de la durabilité
Introduction de la méthodologie proposée (approche performantielle) en solution alternative (à l'approche prescriptive) dans les normes et règlements (norme européenne béton EN 206-1, fascicule 65A, Eurocode 2, ...)+ "exportation" de l'approche française évolution forte actuellement (nombreux nouveaux textes relatifs à la durabilité)
(1)
78V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
6 - MISE EN PRATIQUE DE L'APPROCHE PROPOSÉE
Appliquer la démarche proposée en amont de la construction dans le cas d'un ouvrage neuf (i.e. dès la phase de conception) prévoir le délai de préparation adéquat avant le démarrage des
travaux (temps nécessaire pour la réalisation des essais, l'évolution éventuelle des formules de béton, ...)
Appliquer avec la même rigueur les recommandations pour une mise en œuvre correcte du béton et le contrôle d'exécution optimisation des procédures de cure en fonction de [formule béton -
géométrie structure - cond. aux limites (i.e. environ.)] la qualité du béton d'enrobage y est hautement sensible !
(2)
79V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
6 - CONCLUSION
la durabilité, c'est pérenniser cela ...
Pont de Millau, 2004 (France)Durée de vie spécifiée = 120 ans
Pont de la Confédération, 1997 (Canada)Durée de vie spécifiée = 100 ans
80V. Baroghel-Bouny (IFSTTAR) Journée COTITA, 15 nov. 2011, Lyon, France
Merci pour votre attention ...