3.5.1. PÉNÉTRATION D'EAU
Il existe un autre problème associé à la
mesure de la perméabilité à savoir que, pour un
béton de bonne qualité, l'eau ne s'écoule pas à
travers le béton. L'eau pénètre à
l'intérieur du béton jusqu'à une certaine profondeur et
une relation a été obtenue par Valenta pour convertir la
profondeur de pénétration en coefficient de
perméabilité, K( en mètre par seconde), équivalent
à celui obtenu par la loi de Darcy :
 (1)
Où :
- e : profondeur de pénétration de l'eau dans le
béton en mètre.
- h : charge hydraulique en mètre.
- t : durée d'application de la pression hydraulique en
seconde.
- v : pourcentage du volume de béton occupé par
les pores.
La profondeur de pénétration est obtenue,
après un laps de temps donné, en fendant en deux
l'éprouvette de béton et en observant la surface de rupture (le
béton humide étant plus foncé). On obtient ainsi la valeur
de e dans l'équation de Valenta indiquée ci-dessus.
Il est aussi possible d'utiliser la profondeur de
pénétration de l'eau comme jugement qualitatif du béton:
un béton «imperméable» présentera une profondeur
de moins de 50 mm. Avec moins de 30 mm, le béton pourra être
classé comme «imperméable» sous des conditions
agressives.
3.5.2. ÉTANCHÉITÉ À L'EAU
L'étanchéité d'une structure en béton
non munie d'un revêtement étanche dépend de la
qualité du béton et dans une très large mesure de la
fissuration. Il est relativement aisé d'obtenir un béton de bonne
qualité, suffisamment compact et étanche (en l'absence de toute
fissure), moyennant certaines dispositions adéquates concernant la
composition, la mise en oeuvre et la cure. L'expérience a montré
que l'épaisseur d'éléments plans en
béton armé (dalles, murs, radiers), pour lesquels
une étanchéité élevée à l'eau est
requise, ne devrait pas être inférieure à 0,25 à
0,30 m
Par ailleurs, on sait que la fissuration est difficilement
évitable dans une structure en béton. Parmi les fissures
possibles, il convient de faire la distinction entre fissures traversantes et
fissures non traversantes (fig.3.1).
Figure 3.1 : Distinction entre fissures traversantes
(a) et non traversantes (b).
Les fissures non traversantes résultent par exemple de
l'effet de gradients sur l'épaisseur de la section transversale (retrait
ou variation de température non homogène) ou de sollicitations de
flexion. Leur profondeur et leur ouverture sont en général
limitées. Ces fissures n'affectent en principe pas
l'étanchéité de l'élément de structure
considéré tant qu'il subsiste une zone de béton non
fissurée et souvent comprimée, d'une épaisseur
égale ou supérieure à 50 mm ou au double du
diamètre maximum des granulats
Sous réserve d'un béton de qualité
suffisante, ce qui est en général le cas,
l'étanchéité d'une structure en béton ou de l'un de
ses éléments est principalement affectée par la
présence éventuelle de fissures traversantes.
Le débit d'infiltration q par mètre linéaire
de fissure est donné par la relation
suivante[39] :
 (2)
Dans laquelle :
: le coefficient de frottement indépendant de la
nature du fluide et permettant de tenir compte de la rugosité
réelle des faces d'une fissure.
W : l'ouverture de fissure mesurable à la
surface de l'élément.
Äp :la différence de pression
hydrostatique.
: la viscosité dynamique du fluide
h : l'épaisseur de l'élément
considéré
Des recherches récentes [39] montrent
qu'il semblerait plus approprié d'introduire dans les relations de
prédiction du débit d'infiltration du type de
l'équation (2) une valeur du coefficient de frottement croissant de
manière monotone avec l'ouverture des
fissures w ( = 0 pour w =0,05 mm et = 0,2 pour w = 0,3 mm).
Eu égard aux problèmes
d'étanchéité, la qualité d'une structure en
béton est donc grandement tributaire de la valeur limite fixée
pour l'ouverture des fissures risquant d'apparaître et, par
conséquent, des quantités d'armature mise en oeuvre.Dans
l'hypothèse
où le coefficient est admis constant, la relation (2)
indique en effet que les débits d'infiltration ou de fuite au travers
des fissures augmentent proportionnellement au cube de leur ouverture.
Dans le cas d'ouvrages ou d'éléments soumis de
manière permanente à une pression d'eau ou à un
environnement humide, on peut compter sur un autocolmatage des fissures si leur
ouverture est faible, c'est-à-dire n'excède pas environ 0,1
à 0,2 mm [40]. Cet autocolmatage est la
conséquence de plusieurs phénomènes (gonflement du
béton en milieu humide, accumulation d'éléments fins
inertes, dépôts de chaux et autres sels minéraux) qui
progressivement bouchent les fissures et après quelques jours à
quelques semaines rendent la structure pratiquement étanche.
Il y a lieu d'être beaucoup plus prudent vis-à-vis
du risque d'infiltration d'eau à travers une structure placée
dans un environnement généralement sec et soumise
occasionnellement à des venues d'eau. C'est en particulier le cas des
dalles de parking non munies d'une étanchéité ni d'aucun
revêtement. Des essais en laboratoire [39] et des
mesures in situ [41] ont montré que dans de telles
conditions des fissures traversantes de seulement 0,1 mm d'ouverture pouvaient
laisser de l'eau s'infiltrer durant quelques
heures, ce qui peut être suffisant pour causer des
dommages. Dans ces cas là, il y aurait donc lieu soit de limiter plus
sévèrement encore l'ouverture des fissures (0,05 à 0,1 mm,
solution vraisemblablement très coûteuse, à moins de
pouvoir mettre en oeuvre une précontrainte en désolidarisant par
exemple les dalles des murs s'opposant à tout raccourcissement) soit de
recourir à d'autres solutions (modification du système statique,
création de joints, revêtement étanche pontant les fissures
éventuelles).
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