SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BTONS SESSION 5
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS SESSION 5. 4 Bétons armés d’inox
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Armatures inox avancée technologique très intéressante en terme de gestion préventive des ouvrages La substitution des aciers au carbone par des armatures inox s’impose : Pour des ouvrages exposés à des risques de corrosion Pour augmenter la durée de service de l’ouvrage Pour réduire la maintenance et l’entretien des structures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Mécanisme de corrosion des armatures acier dans le béton Les 2 phénomènes pouvant générer la corrosion des armatures en acier 1 - Carbonatation du béton d’enrobage par le CO 2 de l’air Ca(OH)2 + CO 2+H 2 O → Ca. CO 3+2 H 2 O Baisse du p. H (de 13 à 9) => dépassivation de l’acier => réaction d’oxydation 2 - Pénétration des ions chlorures jusqu’aux armatures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Mécanisme de corrosion des armatures acier dans le béton Facteurs favorisant la pénétration des chlorures Sels de déverglaçage Sels marins Sites maritimes, embruns, zone de marnage Début de la corrosion Teneur en chlorures > 0, 4 à 0, 5 % du poids du ciment
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Effets de la corrosion Gonflement du béton d’enrobage Fissures Éclatements localisés Épaufrures Réduction de la durée d’utilisation de la structure Coûts élevés de maintenance Traces de rouille superficielle Problème de sécurité Mise à nu de l’armature Préjudice esthétique
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Solutions pour éviter la corrosion des aciers Augmentation des épaisseurs d’enrobage Elévation de la compacité des bétons Protection cathodique Inhibiteurs de corrosion …Et les armatures inox
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Qu’est-ce que l’inox ? Acier alliage de Fe + C Avec : moins de 1, 2 % carbone plus de 10, 5 % de chrome = minimum nécessaire pour la formation de la couche passive
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox La couche passive Un film très mince : 1 à 2 nanomètres Oxyde de chrome Protège le métal contre les agressions extérieures Auto-reconstituante Adhérente L’inox résiste à la corrosion dans la masse
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Comparaison acier galvanisé - inox Acier galvanisé Acier revetu de Zinc Pas auto-réparable en cas de destruction superficielle Inox Oxyde de chrome, fin, stable, imperméable et inerte Auto-reconstituant en cas de destruction Couche sacrificielle : la résistance à la corrosion dépend de l’épaisseur de la couche de zinc Résistance aux chlorures jusqu’à des p. H de 5. 5 en fonction de la nuance d’inox Non soudable Soudable
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Domaines d’utilisation privilégiés du béton armé d’inox Pour les ouvrages Exposés à des risques de corrosion Soumis aux sels de déverglaçage Situés dans les zones de marnage Soumis à des ambiances marines Dont la durée d’utilisation attendue est supérieure En cas de difficultés de maintenance Dont la fermeture pour maintenance est délicate, voire impossible Pour lesquels le maître d’ouvrage souhaite une pérennité maximale Dont on souhaite optimiser le poids
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Domaines d’utilisation privilégiés du béton armé d’inox En substitution totale ou partielle des armatures acier : 1 - Pour la totalité de l’ouvrage 2 - Pour les parties d’ouvrages particulièrement sollicitées : En travaux neufs En réparation En cas de risques de corrosion Pour des durées supérieures d’utilisation des ouvrages Pour réduire la maintenance et l’entretien des structures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Types de bétons Produits préfabriqués : parements, poutres de ponts… Ouvrages coulés en place Pour réparation de tous types d’ouvrages endommagés par des phénomènes de corrosion En substitution totale ou partielle des armatures acier
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Types d’ouvrages Ouvrages d’art Ouvrages du Génie Civil de l’eau Stations de traitement des eaux Travaux de la filière assainissement Travaux souterrains Travaux en site maritime ou fluvial Bâtiments en bord de mer Bâtiments industriels Travaux routiers
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Les nuances d’inox Plus de 100 nuances Norme XP A 35 -014 en référence 10 2 ou 3 nuances seulement utilisées pour les armatures Nuances d’inox conseillées : En cas de risque de corrosion très important (XS 2, XS 3, XF 4, XA 3) Nuances dites duplex : 22% Cr, 5% Ni, 2 -3% Mo (1. 4462) Nuance de type 1. 4404 (avec molybdène) 2 -3 Dans les autres cas : Nuance 1. 4301, appelée aussi « 18 -8 » ou « 18 -10 » (sans molybdène)
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Armatures inox définies par la norme XP A 35 -014 Désignation normalisée :
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Spécifications et dispositions constructives Méthodes et règles de dimensionnement et de conception des armatures analogues à celles des aciers au carbone Application de l’Eurocode 2 pour : Adhérence (par géométrie des crantages) Maîtrise de la fissuration Durée d’utilisation de projet Epaisseur d’enrobage Dispositions constructives identiques Façonnages, soudage et mise en oeuvre : quelques précautions spécifiques Nota - Armatures inox référencées dans le fascicule 65 et la norme NF P 18 -201 (DTU 21)
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Spécifications et dispositions constructives d’enrobage des armatures Utilisation d’armatures inox compense les augmentations d’épaisseurs d’enrobage imposées en fonction des classes d’exposition Valeurs recommandées de ΔCdur, st avec des armatures inox L’utilisation d’armatures inox permet de réduire l’enrobage des armatures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Éléments d’analyse économique : ouvrage neuf Pont routier en béton précontraint : Travée unique, portée 25 m, largeur : 10, 80 m – 2 voies de circulation Béton : B 40 – 200 m 3
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Éléments d’analyse économique : ouvrage neuf Schéma de ferraillage : Ratio aciers passifs : 75 kg/m 3 Armatures de précontrainte : 34 kg/m 3 100 % acier 0 % inox 90 % acier 10 % inox 50 % acier 50 % inox 25 % acier 75 % inox 0 % acier 100 % inox Coût total (euros) 102 980 106 130 110 750 118 520 134 060 Écart (%) - 3 7, 5 15 30
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Pont autoroutier Longueur : 60 m Largeur : 9 m 3 piles sur fondations superficielles Culées sur fondations superficielles Chaque pile est composée de 2 fûts Coût de construction 1. 200 000 € soit 2 220 € / m 2
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Coût Réparation traditionnelle : 10/12 ans - Protection galvanique : 12/18 ans Extraction de chlorures : 15/20 ans Protection cathodique : 20/50 ans + Classes d’exposition Tablier : XF 4 / XC 4 / XD 3 Appuis : XF 4 / XC 4 / XD 3 / XA 1
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Coût estimé (base 2005) pour une intervention de maintenance : 65 000 € Majoration 12 % pour maîtrise d’œuvre et coordination SPS : 7 800 € TOTAL maintenance (HT) : 72 800 € soit 6 % du coût initial Quantité d’acier concernée : Corniche : 26 kg /ml x 60 x 2 = 3 120 kg Piles : 463 kg / fût x 6 = 2 780 kg TOTAL : 5 900 kg Plus-value utilisation inox Prix vente acier carbone : 2 €/kg Prix vente inox : 7 €/kg Plus-value = (7, 00 - 2, 00) x 5 890 PLUS-VALUE ARMATURES INOX : 29 450 €
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Utilisation des armatures inox pour la réparation d’ouvrages Atouts des armatures inox Traitement définitif et pérenne Reconstitution du parement sans surépaisseur réduction de l’enrobage
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Démarche à suivre par le concepteur Décomposition de l’ouvrage en parties d’ouvrage Détermination des classes d’exposition pour chaque partie d’ouvrage Choix du type de béton adapté à la combinaison des classes d’exposition pour chaque partie d’ouvrage Optimisation de la classe de résistance du béton Choix de la durée d’utilisation de la structure Sélection de la nuance d’armature inox adaptée aux classes d’exposition Optimisation de la valeur de l’enrobage Dimensionnement de la structure selon l’Eurocode 2 Maîtrise de la fissuration
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Utilisation à adapter à chaque ouvrage Utilisation d’armatures inox solution économique Optimise le coût global de l’ouvrage réduit les frais de maintenance Analyse comparative en coût global démontre l’intérêt de la substitution des armatures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Atouts des armatures inox Au niveau du dimensionnement Optimisation du volume béton = enrobage réduit Caractéristiques mécaniques plus élevées : Re = 500 à 600 MPa voire 800 MPa Diminution des valeurs d’enrobage Optimisation de la quantité d’acier Gain sur diamètres et espacements des armatures, simplification du ferraillage et réduction des temps de mise en œuvre Optimisation du poids des éléments préfabriqués en béton
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Atouts des armatures inox En phase de service Inertie des armatures inox supprime les réparations dues aux dégradations par la corrosion Coûts de maintenance réduits et durée de service accrue rentabilité garantie Réduction de la maintenance Réduction des frais d’exploitation = coûts directs et indirects Plus longue durée d’utilisation de la structure
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Atouts des armatures inox Pendant la vie de l’ouvrage pérennité architecturale Bétons (en particulier les parements) conservent un aspect homogène, sans altération Armatures inox avancée technologique en termes de gestion préventive des ouvrages
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Atouts des armatures inox Coût global plus faible Adaptation au concept du développement durable Amélioration du cadre de vie et de la sécurité Réduction de la consommation de ressources naturelles et d’énergie Autres propriétés Amagnétique Faible conductivité thermique Absorption d’énergie Ductile Tenue au feu
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Atouts des armatures inox Les armatures inox sont une réponse : Aux nouvelles exigences des normes européennes valoriser la durabilité des constructions Aux besoins des maîtres d’ouvrages gérer durablement le patrimoine Aux nécessités des gestionnaires d’ouvrages limiter les coûts de maintenance et de réparations + réduire les gênes aux usagers Aux demandes croissantes des concitoyens améliorer le cadre de vie et la sécurité
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 4 Bétons armés d’inox Pour en savoir plus « Béton armé d’inox » Le choix de la durée Contenu Généralités Définition d’un inox Différentes familles d’inox Différentes nuances d’inox Fabrication des inox Propriétés physiques et caractéristiques Désignation normalisée des inox SOMMAIRE SESSION 5 SOMMAIRE GÉNÉRAL
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