IMPACT DES PRODUITS COLMATEURS SUR LES PHENOMENES DE TRANSPORT ET DE LA CARBONATATION

Dans la seconde partie de ce chapitre, la profondeur de pénétration / épaisseur de couche formée des produits colmateurs a été investiguée. Puis leur impact sur la porosité a été abordé. Ces deux points sont importants pour la compréhension et l’analyse des résultats des études d’efficacité des produits vis-à-vis du transport gazeux et de la carbonatation accélérée qui ont été réalisées par la suite. Après l’évaluation de l’efficacité des produits à court terme, leur comportement à long terme a été étudié, en caractérisant leur vieillissement et en estimant leur perte de performances. Après cela, des projections de durabilité sur plusieurs dizaines d’années avec des scénarios différents selon le moment de l’application des produits ont été proposées. L’objectif est de juger l’intérêt d’appliquer les produits en préventif sur les ouvrages neufs ou en curatif sur les ouvrages existants.

Pré-sélection des produits

Les résultats de ces essais (Figure 68 (a) et (b)) ont montré l’inefficacité du silicate de lithium (LS) vis-à-vis de la cinétique de carbonatation et une réduction très faible de la diffusion. Ces résultats ont donc permis de choisir les trois produits les plus performants, il s’agit de : AI, AC et SC. Les résultats de ces produits seront discutés dans les sections (§ 3.3 et 3.5) de ce document. Le pouvoir pénétrant des produits d’imprégnation est un facteur déterminant quant à leur efficacité. Cette capacité à pénétrer dépend de la nature du support : plus il est poreux plus les produits pénétreront plus facilement dans la matrice cimentaire, à condition que cette porosité ne soit pas saturée. Afin de mesurer cette profondeur de pénétration, différentes techniques et méthodes ont été testées et utilisées. En ce qui concerne l’imprégnation hydrophobe, la technique la plus utilisée dans la littérature [152], [153], [154] consiste à fendre l’échantillon en deux et de mouiller ensuite la surface du plan de fissure, une différence de teinte est alors obtenue entre les zones imprégnée et non imprégnée. Cette méthode a été utilisée pour déterminer la profondeur de pénétration de la crème de silane (SC). La Figure 69 montre que SC pénètre de quelques millimètres (4 à 5 mm) au bout de 7 jours.

En ce qui concerne l’imprégnation acrylique (AI). Une charge a été ajoutée au produit pour ensuite faire une observation de l’échantillon traité au microscope optique (MO). La Figure 70 montre qu’un revêtement d’une épaisseur d’environ 100 µm s’est formé à la surface. Néanmoins, il est difficile de déterminer la profondeur de pénétration même si une pénétration du produit dans une bulle d’air est observée sur la (Figure 70) Des analyses au microscope électronique (MEB/EDS) ont ensuite été effectuées en rajoutant une couche de laque d’argent afin de distinguer le carbone de l’enrobage qui est une résine époxy, du carbone du produit AI (Acrylique). Une pénétration du produit AI dans le matériau à travers des microfissures est alors observée. Cependant, la détermination d’un profil de pénétration comme pour SC n’a pas été possible.

Impact des produits colmateurs sur la porosité

Afin d’analyser l’efficacité des produits colmateurs vis-à-vis du transport et de la carbonatation dans le matériau cimentaire, il est nécessaire d’étudier leur impact sur la porosité. Pour cela, des essais de porosimétrie par intrusion de mercure ont été réalisés sur des échantillons de différente nature (mortier, pate de ciment et béton des TAR) préalablement découpés (1×1×2 cm) puis traités sur toute leur surface par AI et SC. Les échantillons ont été ensuite lyophilisés suivant la procédure décrite dans la partie §2.2.3.2 du chapitre II. Les résultats des densités des distributions de pores déduites des essais de porosimétrie par intrusion de mercure ont été divisées par la porosité de chaque prélèvement afin de les rendre comparables. Pour les échantillons de mortier, un affinement de la porosité capillaire des échantillons traités par rapport aux non traités est observé (Figure 72). Cet affinement est plus marqué dans le cas de SC. Ceci est probablement dû à la formation d’un polymère polysiloxane sur les parois internes des pores capillaires. Un affinement moins marqué est observé sur les échantillons traités par AI. Ces résultats sont en phase avec ceux du profil de pénétration des produits (§3.1). SC qui pénètre de quelques millimètres dans le mortier bouche partiellement la porosité capillaire. Cette observation est en phase avec les résultats de Woo et al [156] qui ont montré à l’aide d’images MEB que les pores de quelques µm de diamètre étaient partiellement ou entièrement remplies par les produits à base de silane siloxane. Et en ce qui concerne AI, qui pénètre de façon hétérogène à travers les microfissures et les bulles d’air, il ne réduit que de peu la porosité. Pour les échantillons de béton des TAR, un affinement plus marqué de la porosité capillaire est observé pour les échantillons traité par SC (Figure 73). Les résultats des pâtes de ciment (Figure 74) ne montrent aucun effet des produits quant à la distribution porale dans la pâte.