Brevet FR2729694A1 — publié le 19960726

La présente invention concerne un procédé de régénération et de protection du béton. Le béton, matériau moderne de construction, de plus en plus répandu et de plus en plus performant a besoin d'être entretenu, réparé, car c'est un matériau vivant qui subit des agressions plus ou moins fortes et peut mal vieillir. Les travaux de réparation ont pour but de redonner une solidité comparable à celle d'origine et d'apporter une conservation durable et efficace de l'ouvrage. Les dégradations peuvent avoir plusieurs origines: -structurelles, de par la nature et la qualité d' origine du béton -naturelles, de par le climat ( froid, air salin, pluies...) -artificielles,en industrie chimiques ou sidérurgiques -humaines, de par la position des aciers, la compacité, la qualité du béton et sa mise en oeuvre. Les systèmes actuels traditionnels existants pour la réparation et la protection des bétons et autres composés hydrauliques contenants des armatures métalliques ne traitent le problème que de façon superficielle et vont au plus court, c'est à dire enlèvement de la matière dégradée apparente et évidente ( zones fissurées et soufflées), parfois le traitement est plus poussé, et il y a une purge des éléments douteux après investigation au réactif coloré (phénolphtaléine), et un décapage 2 2729694 des armatures. Des systèmes existants se proposent pourtant, en appliquant des courants électriques de créer: -soit une fonction basique à 1' entour de l'armature ce qui va "traiter" la carbonatation du béton, en faisant conjointement monter le pourcentage d'eau du matériau, risquant ainsi de favoriser une réaction alcali-granulats si le béton présente un bilan d'alcalins critique, -soit enlèvement de l'eau intersticielle et création d' une fonction acide au voisinage de l'armature métallique avec les risques de corrosions inhérents à la baisse de Ph du béton. Il n'y a pas à l'heure actuelle de traitement de fond non destructif utilisant des méthodes douces pour régénérer les bétons, et autres mortiers hydrauliques contenants des armatures. Le nouveau procédé propose d'appliquer au béton, purgé de ses dégradations et réparé avec des mortiers hydrauliques, une solution ou un gel osmotique basique adjoint d'un produit mouillant, qui permet de migrer au sein du béton, jusqu'à rencontrer l'eau intersticielle du béton et créer ainsi un courant osmotique qui par équilibre des solutions: -diminue le taux des polluants du béton ( sels, chlore, sulfates, etc...) -permet de réajuster en douceur le Ph à l'entourage des armatures grâce à la nature de la solution osmotique en contrôlant parfaitement le Ph que l'on souhaite atteindre, ceci permet d'arrêter le procédé lorsque l'on atteint un environnement dont le Ph est réducteur pour l'acier contenu dans le béton mais est en dessous du seuil critique pour le début d'une réaction alcalis granulats, -permet de réduire l'oxydation actuelle et latente des armatures en utilisant le Ph relevé et la polarisation spontanée qui se développe entre les armatures du béton et un métal plus électropositif constituant le contenant du principe osmotique, le débit d'électrons étant assuré par une liaison conductrice entre le caisson et la cage d'armatures du béton. -permet d'assurer par la suite une protection durable et auto régulée du 3 2729694 béton en changeant la solution osmotique, c'est à dire en utilisant un liquide ou un gel hydrophile permettant de maintenir un taux d'humidité suffisant pour réguler et entretenir les courants ioniques en prenant l'eau dans l'humidité de l'air, ce peut être de la glycérine imprégnée dans un matériau poreux. L'expérience nous montre que: -la réaction osmotique tend à équilibrer les concentrations ioniques de part et d'autre de l'interface le milieu le plus concentré étant le milieu extérieur, ceci provoque un courant du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique, le procédé peut utiliser aussi ce principe pour tempérer la réactivité d'un béton trop alcalin, il suffit d'appliquer alors une solution hypotonique à l'extérieur du béton et de prolonger l'application du procédé jusqu'a obtention d'un Ph encore réducteur des aciers, mais moins critique pour une réaction expansive du béton. -parrallélement à la réaction osmotique à lieu une réaction chimique utilisant la différence d'électropositivité entre le métal de l'armature du béton et le métal du contenant de la solution osmotique, cette réaction spontanée est dite galvanique, elle dégage de l'oxygène (1 volume) gazeux au voisinage de l'armature et de l'hydrogène gazeux (2 volumes) au voisinage du métal du contenant, et qu'un faible courant circule entre les deux métaux. Si par exemple nous avons une armature en acier et un contenant en aluminium, une solution osmotique de soude, le métal du contenant s'oxyde formant dans ce cas de 1' aluminate de sodium et libère de l'hydrogène H2, alors qu'à l'armature du béton les oxydes de fer se réduisent et libèrent de l'oxygène 02,par électrolyse des hydroxydes ferreux, le bilan électronique est non nul et un courant circule entre ces deux métaux qui n'ont pas la même électropositivité, il est donc bien nécessaire qu'il y ait une liaison conductrice entre les deux métaux, celui de l'armature du béton et celui du contenant. Dans le cas d'un relèvement du Ph on prendra un métal plus électropositif que l'armature pour le contenant, et si l'on souhaite au contraire baisser le Ph on prendra un métal moins électropositif, pour mémoire la liste est la suivante:K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Pb, H2, 4 2729694 1 Cu, Ag, Hg. Le contenant pourra se présenter sous la forme d' une feuille mais peut aussi se présenter sous la forme de tresses, de bandes, de réseaux de fils, de grillages, de métal déployé ou de toutes formes permettant la circulation du courant spontané généré par le système et le contact avec la solution osmotique La solution osmotique peut être contenue dans un liquide mouillant, ou un gel ou encore dans un quelconque support poreux ou rétenteur (sable, sciure,carton,...), apte à permettre la rétention de cette solution sans gêner le fonctionement du procédé, voire même dans un caisson construit sur place pour la circonstance ou préfabriqué en gabarit standard,soit tout autre moyen ou matière non explicitement décrit ici mais permettant de maintenir en contact la solution osmotique mouillante, le principe hydrophile si nécessaire, le métal d'électropositivité différente de celui de l'armature, et le béton à traiter. Ce support poreux peut être une pâte de carton maintenue sur un support métallique d'une électropositivité différente de l'armature du béton à traiter ( exemple une pâte sèche de carton revétu d'une feuille d'aluminium la face non revétue est imprégnée de la solution osmotique, et appliquée contre la paroi ou le support béton à traiter, la feuille d'aluminium étant reliée à l'aide de pinces et de fils conducteurs à l'armature du béton). La liaison conductrice entre les armatures pourra soit être soudée ou ligaturée voire fixée par pince sur l'armature du béton, ou tout autre moyen assurant d'une bonne liaison électrique. Le liquide mouillant peut être une solution alcoolisée et, ou adjointe de détergent, ou une solution de tout produit compatible avec les réactions chimiques permettant d'améliorer la pénétration de la solution osmotique dans le béton. La solution osmotique peut recevoir l'adjonction d'un produit hydrophyle tel la glycérine, pour permettre de réguler l'hydratation du procédé, grâce à l'humidité ambiante, lors d'une application du procédé comme protection du béton, ou pour réguler l'évaporation lors de l'application par temps chaud. 2729694 Lorsque le traitement est terminé le béton est alors soigneusement lavé au jet haute pression et débarrasé de toutes les liaisons conductrices et des contenants de la solution osmotique. puis après quelques jours de séchage il est prêt à recevoir un traitement final consistant soit en une mise, en peinture. une protection par des liants souples, ou par l'application du procédé dans sa phase de protection ultérieure du béton. Ce procédé couvre donc un large domaine d'emploi dans la protection des ouv rages en béton. le réajustement du Ph. le traitement de la carbonatation. de l'oxydation des armatures et. la prévention de l'alcali réaction pour les bétons potentiellements réactifs ou réactifs. Légende de la planche unique 1 liaison conductrice entre l'armature contenue dans le béton ou le mortier et la grille ou le dispositif externe destiné au traitement de régénération 2 métal plus ou moins électropositif que l'armature contenue dans le béton ou le mortier 3 liquide d'electrolyte osmotique mouillant. dans son contenant ( pate adaptée ou caisson construit sur place 4 armature métallique contenue dans le béton ou le mortier béton ou mortier de support de support 6 2729694 REVENDICATIONS 1) procédé de régénération et de protection du béton qui consiste à appliquer contre le béton une solution osmotique qui migre au sein du béton jusqu'à rencontrer l'eau intersticielle du béton et crée ainsi un courant osmotique qui tend à équilibrer les solutions, permettant l'ajustement du Ph du béton. 2) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le procédé utilise une solution osmotique qui est mouillante, c'est par différence de tension de surface que la solution pénètre dans le béton. 3) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le procédé se met à débiter spontanément un courant galvanique, circulant entre les armatures et le métal de l'electrode du contenant grâce à un liaison conductrice entre l'armature et le contenant, quand la solution osmotique en contact avec le métal du contenant rencontre la solution intersticielle en contact avec les armatures. 4) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le contenant de la solution osmotique peut être conçu sous différentes formes, cette solution peut être liquide, contenue par un panneau de coffrage étanche suivant la forme du massif béton à traiter, ce peut être un caisson étanche sur 4 faces posé devant le voile vertical de béton à traiter, le dit voile constituant la cinquième face du parallélépipède, la sixième face étant l'ouverture sommitale du dit parallélépipède, la forme n'est pas limitative, le caisson ainsi réalisé recevra sur sa face intérieure l'électrode métallique permettant la réaction. ) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le contenant de la solution osmotique peut être une pâte de carton projetée sur le mur, pâte contenant une solution hydrophile en plus si nécessaire de la solution osmotique, et plaquée au support par une feuille ou une grille d'un métal différent de l'armature contenue dans le béton et servant d'électrode, ce 7 2729694 1 liquide peut aussi être contenu dans un gel, une pâte,ou toute matière poreuse ou absorbante compatible chimiquement avec le procédé 6) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le contenant de la solution osmotique peut être tout autre moyen ou matière non explicitement décrit ici mais permettant de maintenir en contact la solution osmotique mouillante, le principe hydrophile si nécessaire, le métal d' électropositivité différente de celui de l'armature, et le béton à traiter 7) procédé selon 1 caractérisé, en ce que ce système permet aussi de réduire par osmose le taux de polluants ( sels, chlore, sulfates, etc...) du béton à i'aide d'une solution adaptée dans sa composition chimique. 8) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le système augmente ou diminue effectivement le Ph du béton au voisinage des armatures, de par la nature de la solution osmotique, de par la nature du métal de l'electrode extérieure et de par le débit électrique spontané du système, remettant ainsi le métal de l'armature en milieu réducteur ou juste réducteur dans le cas d'un béton sujet à l'alcali réaction 9) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le métal d'une électropositivité différente de celui de l'armature n' a pas besoin d' être sous la forme d'une feuille continue, mais peut aussi se présenter sous la forme de tresses, de bandes, de réseaux de fils, de grillages, de métal déployé ou de toutes formes permettant la circulation du courant spontané généré par le système et le contact avec la solution osmotique. ) procédé selon 1 caractérisé. en ce que le système peut être utilisé pour protéger de façon durable les bétons sur lesquels il est appliqué, grace à l'emploi d'un produit hydrophile dans la solution, ou le gel osmotique, ce produit hydrophile stable se servant de l'humidité ambiante pour maintenir un taux d'humidité suffisant dans la solution osmotique pour maintenir la réaction en fonctionnement. 8 2729694 11) procédé selon 1 caractérisé, en ce que le système ne nécessite pas de source d'énergie extérieure batteries, groupe électrogène, panneaux solaires, ni raccordement a un réseau électrique de quelque origine, pour fonctionner. 12) procédé selon 1 caractérisé, en ce que la liaison conductrice peut être de même nature que le métal de l'armature du béton, ou que le métal différement électropositif choisit pour lancer la réaction et le courant galvanique, mais peut aussi être de tout métal compris sur l'échelle d'électropositivité entre le métal de l'armature et le métal choisit pour lancer la réaction galvanique spontanée, ou de tout autre matériau conducteur.