U.R.G.C.MATERIAUX                         
Professeur J. Péra

 

LES EFFLORESCENCES NE SONT PLUS
UN PHENOMENE FATAL
 

- DEFINITION

Le terme « efflorescences » désigne les dépôts de sels blancs de carbonate de calcium observés sur la surface du béton ou du mortier.  Il en résulte des hétérogénéités de teinte d’autant plus visibles que la surface du béton est sombre.

Les efflorescences ne modifient en rien les résistances

mécaniques et la porosité du béton.  Elles affectent uniquement son aspect.

 

 

 

 

 

 

 

 

Concrete paver with efflorescence and scuffing

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AZoM - Metals, Ceramics, Polymer and Composites : Architectural Concrete – Lime weeping, a form of efflorescence

Efflorescence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    - FORMATION DES EFFLORESCENCES
Au cours de la prise, puis du durcissement du béton, le ciment libère une quantité importante de chaux dénommée aussi hydroxyde calcium, de formule chimique Ca(OH)2, ou CH.
 2C3S + 6H [ C3S2H3 + 3CH
2C2S + 4H [ C3S2H3 +   CH
  . 1 kg de ciment [ 0.3 kg de chaux,
  [ 80 kg/m3 de béton.
  [ 5 cm extérieurs d’un m2 de parement [ 4 kg de CH.
  . 20 à 30 g/m2 de CH déposés en surface donnent un voile
  blanc perceptible à l’oeil.
La réaction de l’hydroxyde de calcium avec le CO2 de l’air
produit du carbonate de calcium:

Ca(OH)2 + CO2 [ CaCO3 + H2O

 
. transformation CH [ CaCO3 à la surface de contact entre
  l’eau des pores et l’air, [ surface extérieure.
. l’air pénètre dans le béton par les pores [ réaction
  (carbonatation)  également sous la surface du matériau. 
. contrairement à l’hydroxyde, le carbonate de calcium n’est pas soluble dans l’eau.
[ obturation progressive des pores.
[ le reliquat de chaux « libre » reste enfermé dans le béton.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plus le béton est compact, plus ce processus s’achève
rapidement, d’où l’importance d’un facteur Eau/Ciment
suffisamment bas.
Mais la solubilité de l’hydroxyde de calcium dans l’eau n’est pas très élevée: une solution saturée ne contient que 1.8 g par litre.  L’eau doit donc être présente dans le matériau au bon moment et en quantité suffisante.  A ces conditions seulement, il se peut que le dépôt de chaux prenne des proportions telles qu’il sera appelé exsudation ou efflorescence.
 
Ce processus peut effectivement se déclencher dans deux cas.

Zone de Texte: EFFLORESCENCES SECONDAIRES Zone de Texte: EFFLORESCENCES PRIMAIRES Zone de Texte: Plus tard Zone de Texte: Jeune âge Zone de Texte: Extérieur Zone de Texte: Eau de gâchage Ellipse: EAU Véhicule de la chaux

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    - MOUVEMENT DE L’EAU DANS LES CAPILLAIRES D’UN MATÉRIAU EN COURS DE SÉCHAGE

Zone de Texte: 1: transport d’eau (liquide) 2: diffusion de vapeur S: face d’évaporation F: front d’évaporation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. PERMEABILITE A L’EAU:
 
[ facilité avec laquelle l’eau sous pression se déplace dans
un matériau poreux et saturé d’eau.
 
[ facteurs influents:
. importance de la différence de pression,
. volume des pores reliés entre eux,
. part des pores plus larges.
[ pores en réseau suffisamment fins (d < 0.01 mm) [ eau absorbée sous l’influence de forces capillaires [ se répand dans le matériau et atteint une certaine hauteur d’ascension apillaire (moins élevée pour capillaires larges).

[ absorption lente dans les pores fins.

[ absorption capillaire [ forces très importantes

[ l’eau ne peut ressortir qu’à l’état de vapeur

[ transport d’humidité (transport d’eau + diffusion de vapeur).
 
[ matériau saturé en eau [ évaporation initiale à la surface du matériau (face d’évaporation)

[ courant d’eau dans les capillaires vers la surface qui, si les diamètres sont petits, ne suffit plus à compenser la déperdition d’humidité dans l’atmosphère.

 
[ arrêt du courant d’eau aux abords de la surface  transport d’humidité = diffusion de vapeur

 

[ entre zone de diffusion seule et zone de transport d’eau

[ zone étroite intermédiaire (front d’évaporation) qui se sépare de la surface et se retire lentement dans le matériau.

 
[ matériaux à gros capillaires

[ séchage rapide [ front d’évaporation plus longtemps à la surface

[ lorsqu’il  recule, la majeure partie de l’humidité est évacuée.

 
[ position du front d’évaporation très importante

[ lieu où se déposent les sels dissous dans l’eau

 
 -. POROSITE:
 
[ volume de tous les pores / volume de matériau.
 
[ volume des pores capillaires [ immersion dans l’eau

 [ porosité relative ou apparente.

 
[ porosité # perméabilité.
 
[ des matériaux peu poreux peuvent être très perméables (blocs à structure semi - caverneuse).
 
[ certains matériaux poreux sont imperméables [ pores non reliés en réseau ou pas en contact avec l’extérieur (tuiles recouvertes d’une couche d’émail).
 
 
Matériau
 
Terre cuite
 
Béton
 
Mortier
Diamètre des pores
(µm)
 
2 à 15
 
0.001 à 0.1
 
0.1 à qqes µm
Porosité
(%)
en volume
 
10 à 40
 
6 à 15
 
15 à 30

 

 - EFFLORESCENCES PRIMAIRES:

BETONS ET MORTIERS TRES JEUNES

. en cours d’hydratation, capillarité moins fine qu’à l’état            durci [ front d’évaporation présent à la surface pendant un certain temps.  séchage (départ eau excédentaire)

[ déposition de chaux dissoute à l’embouchure des capillaires (Fig. 1a,b).

[ éclaircissement des mortiers et bétons jeunes.
[ fonction:
. compacité du mélange,
. moment d’exposition à l’air,
. conditions atmosphériques: températures basses et temps humide avec pluie, neige ou brouillard,  alternant avec des séquences de vent ou  d’ensoleillement.
. évaporation brutale

[ recul du front d’évaporation à  l’intérieur  du matériau

[ assombrissement du parement (Fig.2a).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. béton recouvert d’un film d’eau (pluie, condensation)

[ film non absorbé par les capillaires encore larges à ce stade et remplis d’eau de gâchage non encore fixée par l’hydratation (Fig.2b)

[ milieu aqueux continu (eau de surface + eau des capillaires)

[ dissolution de la chaux

[saturation de la solution

[ carbonatation sous l’influence du CO2 de l’air.

 
. Si reconstitution du milieu aqueux par la suite (nouvelle pluie, nouvelle condensation….)

[ épaississement et/ou étalement de la couche de chaux.

 

. ruissellement de l’eau saturée en chaux [ traînées.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. même phénomène  

[ joints de mortiers de  maçonnerie composés de briques ou de blocs peu absorbants soumis à des pluies battantes

[ ruissellement

[ saturation des joints + film d’eau saturée en chaux en surface extérieure.

Zone de Texte: bavure près d’un joint vertical

 

 - EFFLORESCENCES SECONDAIRES: BETONS DURCIS A STRUCTURE RELATIVEMENT OUVERTE

 Certains bétons (manufacturés à partir de mélanges relativement secs en démoulage immédiat) présentent une structure légèrement caverneuse.  La pâte de ciment soudant les granulats est d’excellente qualité (E/C faible) mais le matériau est traversé d’un réseau de petites cavités et galeries communicantes, où l’eau venant de l’extérieur peut pénétrer sans difficulté par percolation.
L’eau qui stagne en flaques sur des carreaux ou des pavés se sature facilement en chaux.  Après évaporation, un voile blanc apparaît en surface.  Des mouillages répétés alimentent ce dépôt.

 

 

 

Efflorescences secondaires sur
des éléments préfabriqués
stockés sans précaution.

 

 

 

 

 

- PREVENTION DES EFFLORESCENCES
EFFETS DEFAVORABLES
. E/C non constant,
 
. Compactage irrégulier [ intérêt des bétons auto - plaçants,
 
. Capacité d’absorption inégale du coffrage,
 
. Porosité différentielle du matériau,
 
. Hétérogénéité de l’atmosphère de l’enceinte d’étuvage,
 
. Condensations locales ou ruissellements sur les produits
[ enceintes bien ventilées et bonne ventilation lors du stockage.  

 

 

 

 

 

 

 

 

LES REMEDES BIALLAIS INDUSTRIES