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Les efflorescences sont des précipitations de sels solubles à l’eau, et où l’hydroxyde de calcium se présente sous forme d’une couche fine de cristaux. Les efflorescences sont réparties en trois classes:
les efflorescences calcaires
les concrétions calcaires
les colorations brunes sur des produits en béton (efflorescences calcaires colorées)
Les efflorescences de grande étendue apparaissent surtout au printemps et à l’automne sur des éléments en béton jeune. Les efflorescences calcaires combinées avec des dépôts de gel silicaté sont traitées ici: dégradations du béton.
Des efflorescences et concrétions peuvent se former sur de longues périodes autour des fissures sujettes à des suintements d’eau.
8.3.2 Typologie apparente
Les efflorescences calcaires sont en règle générale des dépôts fins, blancs, en voile ou tachetés, qui peuvent altérer la teinte et l’aspect d’une surface en béton. Sur des surfaces de béton de parement, notamment les surfaces teintées en noir, ces efflorescences sont difficilement acceptables. Elles n’entament ni la résistance ni la durabilité du béton.
Fig. 8.3.1: Typologie apparente des efflorescences.
8.3.3 Causes et mesures préventives
Efflorescences calcaires
Causes
Lors de l’hydratation du ciment, il se crée de l’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2). L’hydroxyde de calcium est un minéral soluble à l’eau dont la solubilité augmente lorsque la température baisse. La solution interstitielle des pores est saturée en hydroxyde de calcium. Si la solution des pores s’évapore à la surface du béton, l’hydroxyde de calcium réagit avec le dioxyde de carbone (CO2) de l’air pour former le carbonate de calcium (CaCO3) qui cristallise en minéral blanc insoluble à l’eau.
Eq. 8.3.1
La réaction de l’hydroxyde de calcium avec le dioxyde de carbone de l’air est appelée carbonatation. La carbonatation commence naturellement à la surface du béton et pénètre lentement à l’intérieur de la pâte de ciment. Le carbonate de calcium forme les efflorescences calcaires après l’évaporation de la solution des pores à la surface du béton. Le carbonate de calcium continue de se former, malgré le fait qu’avec le temps, le front d’évaporation migre dans le béton. Le carbonate de calcium formé à l’intérieur du béton n’est plus visible comme efflorescence (tab. 8.1.1 colorations). En hiver, le danger d’apparition de taches sombres ou de voiles d’efflorescences calcaires est grand, étant donné que dans ces conditions, le front d’évaporation se situe soit à la surface du béton soit juste en-dessous.
Dès que le béton sèche en surface, les processus de dissolution et de diffusion, ainsi que de formation des efflorescences sont interrompus jusqu’à la prochaine phase d'humidification. Si un béton déjà séché, notamment au jeune âge, est humidifié à nouveau, l’hydroxyde de calcium peut être dissout dans le béton et se reformer en surface sous forme de carbonate de calcium. Les flaques d’eau sur des surfaces en béton horizontales, l’eau de pluie et de condensation sous les feuilles de plastique pendant la cure, peuvent provoquer la formation des efflorescences calcaires. Il convient donc de planifier, à l’avance, l’évacuation de l’eau de pluie par des mesures supplémentaires, comme une pente suffisante des surfaces horizontales ou des larmiers pour des surfaces verticales.
Si les efflorescences n’apparaissent que localement, il est possible de les éliminer par un brossage à sec à l’aide d’un morceau de verre cellulaire ou, sous la contrôle d’un spécialiste et en respectant soigneusement les indications du fabricant, de les traiter avec des produits spéciaux acides, comme p. ex. l’acide aminosulfonique dilué ou l’acide phosphorique dilué. Les efflorescences légères peuvent disparaître par elles-mêmes au cours des années si l’élément en béton est exposé à la pluie (eau douce, pluie acide).
Mesures préventives
Il n’est souvent pas possible d’éviter l’apparition des efflorescences à cause d’un grand nombre de facteurs d’influence affectant tant le béton de parement que les produits en béton. Les mesures suivantes peuvent toutefois diminuer le risque de leur apparition:
la production d’un béton aussi dense et exempt de fissures que possible.
le recouvrement de l’interstice entre la surface du béton et la peau de coffrage lors du bétonnage des parements et des dalles pour les protéger vis-à-vis des infiltrations de l’eau de pluie.
l’évacuation des eaux de pluie.
éviter le décoffrage des parements pendant des épisodes pluvieux ou immédiatement après.
effectuer une cure avec des films plastiques, à condition que ces derniers ne touchent pas la surface du béton afin d’éviter que l’eau de condensation ne puisse pas être absorbée par le béton.
éviter par principe les mesures de cure basées sur un apport d’eau.
la protection des surfaces verticales ou inclinées du béton jeune vis-à-vis des écoulements d’eau. Recouvrement des couronnements de murs. Ne pas superposer directement les produits en béton et les éléments préfabriqués pendant les premiers jours.
l’utilisation de ciments contenant des constituants hydrauliques latents ou pouzzolaniques. Ceux-ci réduisent la teneur en hydroxyde de calcium, respectivement lient une partie de l’hydroxyde de calcium dans leurs phases hydratées insolubles et réduisent la perméabilité du béton. Les ciments Modero, Robusto et Optimo se prêtent particulièrement bien à cet emploi.
l’application d’un traitement hydrofuge ou d’une imprégnation transparente en surface du béton.
Concrétions calcaires
Causes
En cas de percolation continue de l’eau à travers les fissures et les joints non étanches ou un béton très poreux, de grandes quantités d’hydroxyde de calcium peuvent être lessivés dans la pâte de ciment. En arrivant à la surface du béton, ce composé forme alors des dépôts et encroûtements massifs, appelés des concrétions calcaires (fig. 8.3.2).
Fig. 8.3.2: Concrétions calcaires le long d’une fissure.
Mesures préventives
Les mêmes mesures préventives préconisées pour les efflorescences calcaires s’appliquent aux concrétions calcaires. La première mesure indispensable est d’éliminer le suintement d’eau à travers les fissures, les joints non étanches ou une structure poreuse, en procédant à des injections ou à des traitements hydrofuges.
Coloration brune des produits en béton
Causes
Les colorations brunes, souvent aussi appelées colorations jaunes, représentent une forme spéciale, plus rare, d’efflorescence calcaire. Ces colorations résultent des processus de dissolution, le plus souvent des composés de fer solubles et oxydables en combinaison avec des efflorescences calcaires. Les composés de fer solubles cheminent à travers le système des pores jusqu’à la surface du béton, où ils s’oxydent. Ils peuvent, même en très faibles concentrations, créer des colorations jaunes à brunes bien visibles. Les composés de fer peuvent provenir de l’eau de gâchage, du sable, des additions ou du ciment. Un test spécifique permet de déterminer le potentiel de coloration brune des ciments. Cet essai consiste à simuler des efflorescences de telle manière à ce que les substances efflorescentes et colorantes soient transportées à la surface de l’échantillon (fig. 8.3.3).
Fig. 8.3.3: Test de coloration brune du ciment: échantillon sans potentiel de coloration brune (à gauche) et échantillon avec potentiel de coloration brune (à droite).
Ces efflorescences apparaissent avec une rapidité variable en fonction du système des pores et des influences météorologiques. Elles peuvent se faire remarquer seulement après plusieurs années d’exposition aux intempéries ou dans de rares cas, sur des produits de béton de jeune âge. Elles ne peuvent pas être éliminées et il est important de ne pas les confondre avec des traces de rouille. Les colorations brunes apparaissent le plus souvent sur des produits, comme des éléments en béton fabriqués avec une consistance terre humide, par exemple. Ces bétons ont une structure très poreuse avec de nombreux vides de compactage et de ce fait un pouvoir plus élevé d’absorption d’eau et d’évaporation. Les colorations se forment fréquemment sous des conditions estivales, lorsque les périodes d’humidification et de séchage s’alternent.
Mesures préventives
Le potentiel de coloration peut être réduit à l’aide de mesures liées à la technologie du béton. Une optimisation de la granularité du granulat et l’utilisation des ciments composés, comme p. ex. l’Optimo 4 ou le Robusto 4R-S, améliorent la compactabilité du béton et diminuent la porosité, respectivement l’humidification du béton. De cette manière, la mise en solution et le transport des composés de fer à la surface du béton sont freinés. Si l’évaporation est entravée, aucune coloration brune ne se produit.