Agence Qualité Construction : « Désordres de dallages à usage

Fiches Pathologie
STRUCTURES ET GROS OEUVRE
« Désordres de dallages à usage industriel » - Seconde partie : soulèvements
Le constat
Il arrive que des panneaux entiers de dallages en béton armé ou non, coulés dans des conditions en apparence satisfaisante, se fissurent puis se soulèvent peu de temps après leur réalisation.
Le phénomène en s'étendant à l'ensemble du dallage prend, ensuite, des proportions inquiétantes avec des lézardes atteignant plusieurs centimètres d'ouverture.
Plusieurs sinistres graves ont été recensés avant que ne soit établie l'origine chimique du processus, résultant à chaque fois de la mise en contact intime de trois éléments présents dans la couche de forme ou le dallage :
eau, aluminates (ciment), sulfates solubles (plâtre, gypse).
Les réparations sont lourdes et onéreuses car il n'existe qu'une solution confortative : refaire le dallage après enlèvement de la couche gonflante et sa substitution par des matériaux inertes.
Le diagnostic des désordres
Un relevé de la surface du dallage, en le rattachant à des points fixes pris sur la structure porteuse du bâtiment et des repères pris à l'extérieur du bâtiment, permet de :
● s'assurer que les désordres constatés correspondent bien à un soulèvement du dallage et non pas à un tassement de la structure porteuse entraînant le dallage vers le bas ;
● pouvoir suivre l'évolution du phénomène dans le temps en faisant procéder à de nouveaux relevés.
Causes
Le soulèvement du dallage correspond à des réactions chimiques expansives au sein de la couche de forme réalisée par apport de matériaux ou traitement du sol en place.
Des investigations complémentaires s'imposent pour déterminer la cause de ce soulèvement et déterminer son évolution prévisible.
Il peut s'agir :
● d'une forme réalisée par apport de résidus d'une centrale d'incinération d'ordures ménagères (mâchefers). La présence de sulfures et l'absence de garantie quant à la stabilité dans le temps réservent ce matériau au
domaine routier et non au bâtiment.
● d'une forme réalisée par apport de granulats de recyclage contenant du plâtre et mis en présence de ciment, d'où la formation de sels expansifs (Ettringite) en présence d'eau. Les granulats recyclés étant malaxés
et broyés, les surfaces de contact plâtre/béton sont plus élevés, ce qui augmentent le risque de gonflement (voir illustration).
● d'un traitement à la chaux d'un sol contenant du gypse, donnant lieu en présence d'eau à la formation de sels expansifs (Thaumasite).
● d'un traitement au ciment d'un sol contenant du gypse, donnant lieu en présence d'eau à la formation de sels expansifs (Ettringite).
Dans chacun de ces cas, La réaction se poursuit jusqu'à la destruction complète des composants qui en sont à l'origine ;
La réaction de formation des sels expansifs a besoin d'eau. En période de sécheresse, le sinistre peut donc être mis en sommeil pendant plusieurs mois, voire plusieurs années avant de se manifester.
Composé "cristallin" responsable de la
dégradation (vue au microscope)
Les points sensibles
Conception et mise en oeuvre
Les dallages industriels relèvent du DTU 13-3 partie 1 : « dallages à usage industriel »
● La présence de sulfates dans le sol provoque le gonflement. L'expérience acquise montre que, si une teneur maximale admissible en sulfates de 0,5% est souvent adoptée dans le domaine routier, un dallage de
bâtiment est un ouvrage plus sensible aux mouvements de la forme ; la teneur en sulfates dans ce cas doit donc être proche de 0%. La teneur en sulfate du sol s'obtient par analyse en laboratoire d'échantillons
prélevés in-situ suivant un maillage représentatif.
● La norme NF P 94-100 définit les modalités d'un essai d'évaluation de l'aptitude d'un sol au traitement. Les conditions de formation de sels expansifs sont reproduites en laboratoire de manière accélérée sur un
échantillon de sol traité. Ce sol est considéré apte au traitement si aucun gonflement n'est relevé.
Les conseils de prévention
● Réaliser une étude géotechnique spécifique avant toute réalisation de couche de forme ou tout traitement de terrain en place ;
● Procéder à un examen physico-chimique du sol d'assise des dallages pour déceler la présence de gypse. Plâtre et ciment ne font pas bon ménage !
Fiche mise à jour : février 2009
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Fiches Pathologie - Glossaire
STRUCTURES ET GROS OEUVRE
« Désordres de dallages à usage industriel » - Seconde partie : soulèvements
Dallage
Désigne un ouvrage plan de grande surface et de faible épaisseur, reposant directement sur le sol auquel il transmet les actions qui lui sont appliquées. Le dallage s'oppose à la dalle de plancher, qui ne repose que sur des
appuis (poutres, poteaux, murs …).
Contrairement à une dalle de plancher, qui se calcule en flexion, le dallage suit les tassements du terre plein sur lequel il est posé et se calcule en conséquence comme un ouvrage à déformation imposée.
Couche de forme
Sous-couche nivelée d'allure horizontale, en sable, en granulats divers, en mortier ou en béton grossier, sur laquelle on établit un dallage, une chape ou un ouvrage maçonné.
Lézarde
Longue fente qui, dans la maçonnerie d'une construction, suit en zigzag une direction générale franche ; elle traduit soit un mouvement ou un tassement du terrain, soit une insuffisance ou une rupture de chaînage. La
lézarde intéresse toute l'épaisseur de la paroi concernée : elle est donc infiltrante.
Plâtre
Sulfate de chaux ou gypse (CaSO4, 2H2O), dit pierre à plâtre, déshydraté par cuisson modérée, puis broyé. Sa réhydratation en fait un matériau plastique qui fait prise par cristallisation.
Fabrication du plâtre.
Selon le niveau de déshydratation auquel on soumet le gypse par "cuisson", on obtient diverses qualités de plâtres allant des hémihydrates ou semi-hydrates, vers 150°C (CaSO4, ½ H2O) aux anhydrites (CaSO4), de 200 à 1
200°C.
La fabrication a lieu par voie sèche, par cuisson du gypse concassé dans des fours verticaux (four Beau) ; elle est suivie par un broyage (mouture) et le mélange avec des ajouts ou avec d'autres qualités de plâtre pour
obtenir les caractéristiques voulues. Bien que rare, la fabrication par voie humide se pratique aussi, en auto-clave sous pression, pour des plâtres spéciaux (par ex. plâtres à mouler dentaires).
Gypse
Sulfate hydraté du calcium : (CaSO4, 2H2O).
A l'état de roche naturelle à structure cristalline, le gypse est appelé pierre à plâtre. Extrait en carrière sous forme de petits cristaux blancs agglomérés en blocs, d'aspect voisin du sucre, le gypse est concassé puis séché au
four ou à l'air libre. Après dépoussiérage, il fait alors l'objet d'une déshydratation par cuisson au four, soit en atmosphère sèche (procédé dit voie sèche), soit en atmosphère humide (voie humide) ; selon les températures et
durées de cuisson, on obtient différentes qualités de plâtre :
● vers 150-180°C, le gypse donne un semi-hydrate, qui compose l'essentiel du plâtre de construction : (CaSO4, ½ H2O + 3/2H2O).
● au-dessus de 200°C, le semi-hydrate donne les anhydrites ou plâtres anhydres, et les surcuits (CaSO4 + ½ H2O).
Mâchefer
Scories de forges et résidus non brûlés de la combustion des charbons. On utilise le mâchefer en sous-couches de dalles sur terre-plein, souvent sur un hérisson: poreux, il facilite la circulation de l'air et l'élimination de
l'humidité. Broyé, le mâchefer sert aussi de granulat dans la composition de certains bétons et mortiers.
Ettringitte (ou sel de candlot)
Sulfo-aluminate de calcium hydraté. L'ettringite se forme au cours de la prise des ciments, par combinaison du sulfate de calcium avec l'aluminate tricalcique.
Cette combinaison exothermique s'accompagne d'un gonflement.
L'application de ciment sur du plâtre donne lieu au développement d'ettringite à l'interface ciment/plâtre, et son gonflement aboutit presque toujours à un décollement ; c'est pourquoi, si on peut appliquer du plâtre sur du
ciment, on ne doit JAMAIS faire l'inverse.
Illustration
Illustration de l'augmentation du risque de gonflement lors de l'utilisation de granulats malaxés et broyés contenant du plâtre.
A télécharger au format PDF : Sulfates.pdf
NF P 94-100
Critères d'aptitude du sol au traitement (extrait de la norme NF P 94-100).
A télécharger au format PDF : PAGE12 NF P 94-100.pdf
Bibliographie
Textes de référence
● DTU 13-3 partie 1 Dallages à usage industriel.
● Norme NF P94-093 Sols : reconnaissance et essais - Détermination des références de compactage d'un matériau - Essai Proctor normal - Essai Proctor modifié (Boutique Afnor).
● Norme NF P94-100 Sols : reconnaissance et essais - Matériaux traités à la chaux et/ou aux liants hydrauliques - Essai d'évaluation de l'aptitude d'un sol au traitement (Boutique Afnor).
Documentation
● Bulletin du laboratoire des ponts et chaussées n°231 (mars-avril 2001) : exemple d'étude de traitement pour déterminer l'emploi d'un sol en couche de forme.
● Guide Technique du SETRA du 1er janvier 2000, intitulé Traitement des sols à la chaux et/ou au liant hydraulique peut servir de référence même s'il ne concerne pas spécifiquement le traitement des sols sous
dallage.
Les communiqués de la Commission Prévention Produits mis en oeuvre (C2P) de l'AQC à télécharger au format PDF : en cours de mise à jour.
Fiche mise à jour : May 2009
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