2.4 - Action des sulfates, de l'eau de mer et attaque par les acides

Question 1

Mis à part dans l’eau de mer, dans où peut-on retrouver des sulfates en solution? (3)

Answer 1

• Eaux souterraines
• Eaux usées industrielles
• Certains sous-produits industiels

Question 2

VRAI ou FAUX? La plupart des sols contiennent des sulfates sous forme de gypse.

Answer 2

VRAI. Leur concentrations est par contre relativement faible donc n’est pas agressif pour le béton

Question 3

Les sulfates sont-ils d’origine naturelle ou non?

Answer 3

Ils peuvent être d’origine naturelle, biologique (décomposition biologique aérobie de substance organiques contenant du soufre - engrais, plantes) ou provenir de pollution domestique et industrielle

Question 4

Les sulftates peuvent détériorer le béton selon deux mécanisme physico-chimiques. Lesquels?

Answer 4

• Expansion

- Perte des propriétés liantes des C-S-H

Question 5

De quoi sont fonction les mécanismes de destruction par attaque de sulfates? (2)

Answer 5

La concentration et la sources des ions de sulfates

Question 6

L’action des sulfates peut prendre forme d’une expansion du béton à la suite de formation de produits expansifs. Ceci peut causer des dommages structuraux importants. Quel autre problème peut être engendré?

Answer 6

L’action des sulfates peut engendrer une perte de résistance et une perte de masse du béton en surface

Question 7

Quels sont les deux produits les plus sensibles à l’attaque des sulfates?

Answer 7

• Aluminates

- Portlandite

Question 8

Quel est le produit expansif qui cause les dégradations du béton par attaque de sulfates?

Answer 8

La formation d’ettringite secondaire (l’ettringite primaire n’est pas expansive)

Question 9

Quels sont les 5 différents type de sulfates qui peuvent dégrader le béton (formation d’ettringite secondaire expansive)?

Answer 9

• Sulfate de magnésium
• Sulfate de calcium
• Sulfate de sodium
• Sulfate de potassium
• Sulfates métalliques solubles (FeSO4)

Question 10

Pourquoi l’attaque par sulfate de calcium est plus lente?

Answer 10

En raison de la faible solubilité des sulfates de calcium

Question 11

Pourquoi la résistance aux sulfates augment avec la teneur en ciment?

Answer 11

Car ces bétons sont généralement plus compacts et ont une perméabilité plus faible qui ralentie la pénétration des sulfates

Question 12

Le taux de dégradation est _____ à la quantité de C3A du ciment.

Answer 12

proportionnel

Question 13

Les ajouts minéraux augmentent-ils la résistance aux sulfates? Pourquoi?

Answer 13

Oui (plus particulièrement les laitiers).

Moins de ciment = moins de C3A et perméabilité plus faible

Question 14

À partir de quel pourcentage les ciments contenant des laitier ont généralement une bonne résistance aux sulfates?

Answer 14

40%

Question 15

À partir de quel pourcentage les ciments contenant des cendres volantes ont généralement une bonne résistance aux sulfates?

Answer 15

20-30%

Question 16

À partir de quel pourcentage les ciments contenant de la fumée de silice ont généralement une bonne résistance aux sulfates?

Answer 16

7-10%

Question 17

Beaucoup de paramètres influencent la durabilité du béton en milieu marin. Nommez-en 4.

Answer 17

• Paramètres chimiques (ions agressifs)
• Paramètres géométriques (marée et fluctuation du niveau de la mer)
• Paramètres physiques (cycle de gel-dégel, activation par les hautes températures)
• Paramètres mécaniques (abrasion)

Question 18

Quels sont les deux paramètres essentiels pour avoir un bon comportement face à l’eau de mer?

Answer 18

• Faible porosité
• Faible perméabilité

Un béton bien formulé et bien mûris possède généralement une très bonne durabilité face à l’eau de mer

Question 19

Quels sont les différents composés chimiques en jeu dans les principaux mécanismes d’attaque par l’eau de mer? (3)

Answer 19

• CO2
• Chlorures
• Sulfates

Question 20

Par quoi est fortement conditionnée l’attaque par l’eau de mer?

Answer 20

La température de l’eau car accélère la cinétique des réactions de dégradation

Question 21

Quels sont les paramètres contrôlant la durabilité du béton en milieu marin et comment l’influence-t-il? (4)

Answer 21

• Perméabilité: une faible perméabilité retarde la pénétration des ions agressifs
• Rapport E/C: faible rapport E/C diminue la porosité, la perméabilité et retarde la pénétration des ion agressifs
• Recouvrement: un bon recouvrement évite la corrosion
• Type du liant : un ciment à faible tenir en C3A est bénéfique

** Attention aussi à la cure du béton

Question 22

Il existe d’autres types d’attaques chimiques. Nommez les principaux types d’agents agressifs gazeux.

Answer 22

• Origine naturelle (CO2)

- Origine industrielle (S, N, vapeur de Cl)

Question 23

Il existe d’autres types d’attaques chimiques. Nommez les principaux types d’agents agressifs solides.

Answer 23

• Sols

- Résidus industriels

Question 24

Quels sont les 3 mécanismes de base des attaques chimiques?

Answer 24

• Dissolution
• Hydrolyse
• Échanges cationiques

Question 25

VRAI ou FAUX? La portlandite se dissocie complètement en ions lors du mécanisme de dissolution.

Answer 25

Vrai, la portlandite est 100% soluble

Question 26

Décrivez le processus d’hydrolyse.

Answer 26

1- Les hydrates solubles dans l’eau libère des ions
2- Ces ions réagissent avec l’eau -> production OH- et H+
3- Le pH des la solution est modifié -> certains hydrates deviennent instables
4- Conduit à lixiviation de la chaux de la pâte ciment durcit = Augmentation porosité = affaissement liants

Question 27

Quels sont les trois types d’échanges cationiques?

Answer 27

1- Formation de calcium solubles (lixiviation = porosité plus grande = résistance mécaniques plus faible)
2- Formation de sels de calcium insolubles ou non expansifs (ne causent pas de dommages si non expansifs)
3- Substitution des ions calcium dans les C-S-H

Question 28

Comment prévenir l’attaque par les acides? (2)

Answer 28

1- Diminuer la teneur en Ca(OH)2 du béton avec:
- Liants avec pouzzolanes
- Ciments avec laitiers
- Ciments alumineux
2- Diminuer la perméabilité pour ralentir les échanges entre le milieu interne et externe en faisant:
- Murissement approprié
- Fumée de silice, cendres volantes
- Diminuer rapport E/L

Question 29

Quels sont les deux principaux types de bactéries pouvant être à l’origine de la détérioration du béton?

Answer 29

• En milieu anaérobique: bactéries sulfu-réductrice (produit des sulfures qui sont transformés en H2S qui est toxique)
• En milieu aérobique ; bactéries produisant des sulfates

Question 30

Quels sont les 4 étapes dans une agression de surface?

Answer 30

1- Création de sulfates dans la zone anaérobique (au coeur du béton)
2- Production de H2S libéré vers la surface
3- H2S se décompose sous forme de S à la surface du béton (aérobie)
4- Le S est transformé en H2SO4 = acide fort et très corrosif pour le béton

Question 31

Les sols contenant _______ peuvent provoquer des gonflements important et le dégagement d’acide sulfurique.

Answer 31

des shales pyritiques.

Le gonflement peut faire fissurer les dalles qui reposesnt sur ces sols et entraîner des problèmes structuraux majeurs.

Question 32

Nommez un bon indicateur de la présence de bactéries.

Answer 32

La jarosite est un minéral de couleur jaune qui tapisse les plans de fracturation. C’est un produit de réaction biochimique

Question 33

Quel est l’influence des facteurs environnementaux et physico-chimique sur le soulèvement des schistes argileux pyriteux? (4)

Answer 33

• Oxygène (Gazeux ou dissout dans l’eau) -> pénètre via les fractures ou fissures
• Humidité = Essentielle pour formation acide sulfurique
• Surface spécifique grains de pyrite (Surface spécifique élevée = augmentation problèmatique)
• Température constante et élevée = activité bactériologique

Question 34

Donnez un bon indicateur de la présence de sulfates dans le béton.

Answer 34

La présence de thenardite (Na2SO4 (produit de la réaction entre les alcalis (Na2+)
de la pâte de ciment et les ions SO42)) a l’aspect d’un dépôt
blanchâtre mal cristallisé dans le béton