Abstract FR:

L’objectif principal des travaux présentés dans ce document est l'étude de la carbonatation des bétons en milieu non saturé. Ce processus qui peut provoquer à long terme la détérioration des ouvrages en béton armé est occasionné par la diffusion du dioxyde de carbone de l'atmosphère dans la matrice cimentaire réactive des matériaux. Dans un premier temps, une étude expérimentale réalisée en laboratoire met en évidence l'importance de l'effet de paroi sur la cinétique de carbonatation des bétons. Les mesures effectuées à l'aide de la porosimétrie au mercure et de la vidéo-microscopie optique montrent, pour les éléments préfabriqués réalisés en béton vibré, que les faces en fond de moule sont plus compactes que les faces arasées. De ce fait, elles se carbonatent plus lentement. Dans cette étude, deux bétons auto-plaçants ont également été réalisés et caractérisés. Les distributions porales en surface sont systématiquement comparées entre échantillons témoins et carbonates. Cette étude est complétée par des investigations menées in situ sur des bétons préfabriqués exposés en milieu naturel. Les résultats montrent que les effets de parois, à l'origine des différences entre les faces arasées et moulées sont déterminants pour les cinétiques de carbonatation des bétons. Dans un second temps, un modèle théorique sur la carbonatation des bétons a été élaboré. La solution proposée, sous forme analytique, traduit l'évolution temporelle de la profondeur de carbonatation lorsque les conditions aux limites sont constantes. Cette loi intègre les réactions d'hydratation et de carbonatation des différents constituants du béton, ainsi que les modifications microstructurales induites par les effets de paroi. Des simulations du modèle théorique sur un des bétons anciens échantillonnés sur site sont réalisées. Moyennant certaines hypothèses simplificatrices, les épaisseurs carbonatées modélisées approchent correctement les profondeurs de carbonatation naturelle mesurées sur site.