Vieillissement des matériaux, des ouvrages et risques associés
Cours

Carbonatation

Principes

Exposition au dioxyde de carbone

La presque totalité des ouvrages sont exposés à l'atmosphère et donc au dioxyde de carbone. Ce dernier est présent dans l'atmosphère à raison d'une concentration voisine de 350 ppm en zone rurale, environ dix fois supérieure dans les grandes villes et parfois supérieure à 10000 ppm autour des grands axes urbains ou dans les tunnels. L'augmentation de sa concentration à l'échelle de la planète accentuera à terme la carbonatation des ouvrages en béton.

FondamentalPhénomène de carbonatation

La pénétration du dioxyde de carbone se produit par diffusion principalement aérienne dans la porosité non saturée du béton d'enrobage. Au contact de la solution interstitielle, le CO2 se dissout pour donner de l'acide carbonique. Les ions carbonates CO32- issus de la dissolution réagissent avec les ions calcium Ca2+ contenus dans la solution pour donner un précipité de calcite CaCO3. Le déséquilibre ionique de la solution est rétabli par apport d'ions calcium en provenance des hydrates de la pâte de ciment qui subissent ainsi une décalcification. La réserve d'hydrates carbonatables de la pâte de ciment est en grande partie constituée par l'hydroxyde de calcium (portlandite) Ca(OH)2 et par les gels de C-S-H (tobermorite).

Les équations bilans sont les suivantes (formule stœchiométrique des gels de C-S-H majoritaires) :

  • pour la portlandite ;

  • pour la tobermorite

Aspects expérimentaux

Modélisation

Réaction alcali granulat (page suivante)Décalcification - Lixiviation (page Précédente)
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