Protéger les bétons contre la corrosion liée aux micro-organismes

La corrosion désigne le phénomène de dégradation de l’état d’un matériau, notamment par une pollution environnementale chimique et/ou biologique.

Dans le cadre de la prévention de la corrosion de bétons par exposition aux micro-organismes, trois solutions principales existent :

• Modifier la conception du bâti ou des effluents voire améliorer la ventilation,
• Modifier la nature des matériaux,
• Appliquer un revêtement protecteur.

Description du phénomène

La corrosion désigne le phénomène de dégradation de l’état d’un matériau, notamment par une pollution environnementale chimique et/ou biologique. Dans le cas des bétons, la corrosion désigne la dégradation du béton mais elle peut aussi désigner celle des matériaux intégrés au béton lorsqu’il est armé ou fibré (notamment des fibres métalliques).

La corrosion des bétons est la conséquence de nombreux mécanismes parmi lesquels notamment :

• L’hydrolyse du liant du ciment durci,
• La corrosion chimique, résultat de réaction entre le calcium de la chaux et des ions dans des solutions agressives,
• Des réactions d’expansions, résultats de réactions chimiques ou de cristallisation de sels.

Elle peut être divisée entre trois catégories :

• Les attaques externes sur le béton seul,
• Les attaques internes sur le béton seul,
• Les attaques externes sur les armatures / fibres.

Ces différents types de corrosion sont résumés dans la figure ci-dessous :

La norme NF EN 206+A1 (remplaçant la norme NF EN 206-1) définit des classes d'agressivité de solutions et de sols vis-à-vis des bétons classiques. Selon le type d’exposition, les classes d’exposition diffèrent selon qu’il s’agisse :

• D’expositions courantes :
  • X0 : Pas d’agression,
  • XC : Agression par Carbonatation,
  • XF : Agression par le Froid,
• D’expositions particulières :
  • XS : Agression par des Sels marins,
  • XD : Agression par des sels Divers,
  • XA : Agression par des Attaques chimiques (Type d'agression qui concerne plus particulièrement le domaine des Sites et Sols Pollués). 

La dégradation des bétons par les micro-organismes se produit essentiellement en milieu anaérobie riche en matière organique. Les bactéries qui prédominent dans ces milieux sont de type sulfato-réducteur. La réduction des composés oxydés du soufre (sulfates, thiosulfates) par les bactéries sulfurogènes conduit à la formation de sulfures qui dégazent dans l'atmosphère sous forme d'H₂S gazeux.

Dans les ouvrages comportant une partie émergée, tels que les ouvrages d'assainissement, les sulfures gazeux peuvent se recondenser sur les parois en béton et s'oxyder en acide sulfurique et sulfates sous l'action de bactéries aérobies de type Thiobacillus, Thiooxydans, etc... L'acide produit conduit à une dégradation du béton par une succession de réactions chimiques qui aboutissent essentiellement à la formation de gypse. Ce dernier peut ensuite réagir avec l'aluminate tricalcique contenu dans le ciment et former de l'ettringite, entraînant le gonflement, puis la fissuration et l'éclatement superficiel du béton. Les fissures facilitent alors la pénétration des agents agressifs, qui accélèrent le processus de dégradation. Dans les ouvrages enterrés, le béton peut aussi être attaqué par des micro-organismes tels que des bactéries, des mousses ou des lichens. Lors d’un changement de conditions dans les sols (passage d’un milieu anaérobie à aérobie ou inversement), les souches bactérienne dormantes se réveillent, ce qui peut conduire aussi à la formation d’acide sulfurique, très corrosif pour le béton.

Solutions envisageables

Trois actions peuvent être envisagées pour lutter contre la dégradation de béton par des micro-organismes.

a. Modifier la conception du bâti ou des effluents

La dégradation des bétons induite par des micro-organismes est généralement constatée dans les réseaux d’assainissements (notamment les postes de refoulements et les conduites gravitaires au débouché de certains refoulements). Le retour d’expérience doit inciter à une meilleure prise en compte de cette problématique avant la construction de ces réseaux, afin de réduire les zones à risques. Dans le cas d’une installation déjà existante, une nouvelle ventilation des réseaux peut réduire les zones à risques. Si ce n’est pas suffisant, il sera nécessaire de modifier l’installation afin de réduire les zones à risques.

b. Modifier la nature des matériaux

Certains ciments résistent mieux à ce type de corrosion. Ainsi, les ciments alumineux ne libérant pas de chaux lors de leur hydratation sont davantage résistants dans ces milieux.

c. L’application d’un revêtement protecteur sur les parties à protéger

Des revêtements à base de liants hydrauliques modifiés ou de résines synthétiques (époxy) peuvent également être employés.

• Contrôler la composition du béton au moment de la fabrication,
• Contrôler la composition de l'effluent selon les préconisations du fabricant, de l'installateur ou d'une société compétente,
• Contrôler l'état et l'étanchéité du revêtement, s'il est accessible, selon les préconisations du fabricant, de l'installateur ou d'une société compétente.

Faire appel à une société spécialisée.

Bibliographie

BRGM (Août 2014) 
Guide relatif aux mesures constructives utilisables dans le domaine des SSP
Leprond H., Lion F., Colombano S. avec la collaboration de Windholtz J.(2014)
Rapport final BRGM/RP-63675-FR,172p., 26 fig., 19 tabl., 5 ann.
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-relatif-aux-mesures-constructives
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-63675-FR.pdf

Dierkens M. (2011)
Principales agressions et attaques du béton
Présentation du 15 novembre 2011
https://fr.scribd.com/document/364533421/1-Principales-Agressions-Et-Attaques-Du-Beton-Dierkens

Hermann, K. (1995)
Substances exerçant une action chimique sur le béton
http://doi.org/10.5169/seals-146377

NF EN 206+A1 (Novembre 2016)
Béton - Spécification, performances, production et conformité
https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-en-206a1/beton-specification-performances-production-et-conformite/article/918602/fa188531