Les atouts techniques de notre produit

Ecocem incorporé directement au malaxeur au béton, apporte au béton une excellente durabilité et une résistance à long terme élevée.

Réaction d’hydratation

Ecocem réaction à l'hydratation du béton écologiqueEcocem réagit avec l’eau : il s’hydrate. La cinétique d’hydratation d’Ecocem est plus lente que celle d’un ciment Portland. Toutefois les hydrates formés développent à moyen et long terme (28 jours et au-delà) des propriétés physicomécaniques similaires à celles des produits d’hydratation du ciment Portland, dont notamment la résistance en compression.

Ecocem doit être « activé » de manière à manifester son pouvoir hydraulique dans des délais compatibles avec les exigences de résistance précoce des structures en béton. Le ciment Portland joue le rôle d’activateur efficace. En fait, l’agent « actif » est la Portlandite (Ca(OH2) = hydroxyde de calcium) qui elle-même est un produit de l’hydratation du ciment Portland. Une combinaison à base d’Ecocem et de ciment Portland permet la reconstitution, au malaxeur á béton, d’un liant performant.

Le béton formulé avec Ecocem présente une microstructure plus dense que le béton de ciment Portland, caractérisée par une distribution de taille des pores significativement différente : une proportion élevée de pores de très faible dimension (= porosité caractéristique des CSH) et un nombre réduit de pores capillaires sont typiques d’un liant durci à base d’Ecocem. Cette microstructure propre à Ecocem hydraté conditionne une perméabilité réduite et une résistance élevée à la pénétration d’agents agressifs externes. La durabilité s’en trouve considérablement améliorée.

Temps de prise

Le temps de prise d’un béton formulé avec Ecocem est généralement plus élevé par rapport à un béton formulé avec 100 % de ciment Portland de formulation correspondant.

Habituellement, les temps de prise augmentent avec des proportions croissantes d’Ecocem. Toutefois, le type de CEM I (52.5 ou 42.5 N ou R) et d’autres facteurs, tels que la température de cure et le rapport E/L (Eau / Liant) jouent un rôle au niveau de la prise.

Adjuvantation

Une adjuvantation adaptée permet de corriger d’éventuelles évolutions.

Temps de prise béton écologique

Maniabilité

Le béton frais formulé avec Ecocem offre une maniabilité de loin supérieure au béton de ciment Portland. Le laitier moulu présente une surface lisse et régulière, caractéristique d’un matériau vitreux. L’eau ne rencontre pas d’obstacle « stérique» : elle se répartit de manière plus homogène dans le béton et assure de ce fait sa distribution optimale entre les grains de laitier et les constituants du squelette granulaire.

Cet effet particulier lié à la morphologie spécifique des particules vitreuses offre également la possibilité de diminuer le rapport E/L (*) dans un béton formulé avec Ecocem, tout en maintenant une maniabilité identique à celle d’un béton formulé avec du ciment Portland. Un E/L réduit contribue à améliorer les performances mécaniques et la durabilité.

(*) L = Liant = « Ecocem + CEM I » ou « Ecocem + CEM II ».

Evolution des Résistances

Le béton formulé avec Ecocem développe ses propriétés hydrauliques de manière continue et, à long terme. En général, la résistance à 28 jours d’un béton formulé avec Ecocem augmente de 15 à 20 % à 90 jours, en comparaison avec un béton formulé uniquement avec du CEM I ou du CEM II.

Les opérations de décoffrage et de manutention nécessitent une mesure fiable de la résistance du béton dans l’ouvrage. Les éprouvettes « témoin » sont la méthode classique pour évaluer la résistance au jeune âge du béton dans l’ouvrage. Ces éprouvettes d’information sont conservées dans des conditions « voisines » de celles de l’ouvrage. Ces éprouvettes sont écrasées en laboratoire à un âge donné pour déterminer leur résistance en compression.

A titre informatif, les résistances caractéristiques d’un béton type C25/30, mesurées à 3 échéances distinctes, fabriqués avec des teneurs croissantes en Ecocem sont présentées au tableau ci-contre. Ces données concernent des bétons à 300 kg/m3 de liant (liant = CEM I + Ecocem).

Evolution résistance béton éco

Résistance à la pénétration des ions chlorures

Résistance aux ions chloruresEcocem joue donc un rôle-clé au niveau de la protection des armatures lorsque le béton est exposé à un environnement contenant des ions chlorures.

Les bétons formulés avec Ecocem sont largement utilisés en Europe du Nord pour les constructions situées en bord de mer : c’est notamment le cas aux Pays-Bas. Des bétons formulés avec 70 à 80 % d’Ecocem se sont révélés particulièrement efficaces pour prévenir de la détérioration par les chlorures des bétons en environnement marins exposés aux embruns et aux effets des marées qui induisent des cycles d’immersion séchage des éléments au contact de l’eau de mer.

A titre informatif, le coefficient de diffusion des ions chlorures est de 10 à 30 fois plus élevé dans un béton formulé avec du ciment Portland de type CEM I qu’un béton formulé avec 50 à 70 % d’Ecocem. La rétention des chlorures dans les chloroaluminates, plus nombreux dans le ciment Ecocem hydraté que dans le ciment Portland hydraté et la perméabilité réduite des bétons formulé avec Ecocem constituent les deux principaux freins à la pénétration et à la diffusion des chlorures. Ainsi dès 50 % de remplacement du ciment Portland par Ecocem, le coefficient de diffusion des chlorures devient négligeable.

Un coefficient de diffusion plus élevé témoigne d’un taux de pénétration plus élevé des ions chlorures dans le béton. Le problème lié à la pénétration des ions chlorures est le plus souvent associé à la corrosion des armatures, contenues dans le béton. L’acier et le béton forment un couple complémentaire dans lequel l’acier renforce les caractéristiques mécaniques du béton en traction et le béton protège physiquement et chimiquement l’acier de la corrosion. L’hydratation du ciment produit une solution interstitielle basique de pH élevé qui confère une protection chimique aux armatures noyées dans le béton.

Deux processus peuvent altérer la protection assurée du béton :

  • L’évolution des caractéristiques du béton d’enrobage des armatures par carbonatation
  • La pénétration d’agents agressifs, notamment les ions chlorures, jusqu’au niveau des armatures

La carbonatation affecte de manière générale, tous les ouvrages non constamment immergés (à cause du dioxyde de carbone présent dans l’air atmosphérique) tandis que la pénétration des chlorures est spécifique à certains environnements, comme le milieu marin ou les zones soumises aux sels de déverglaçage.

En environnement marin, la pénétration des chlorures est le phénomène principal de corrosion des armatures. Lorsque la teneur en chlorures devient importante au niveau des armatures, il y a dépassivation puis corrosion des armatures

En milieu saturé en eau, cas des structures immergées, les chlorures pénètrent dans la porosité du béton par un phénomène de diffusion, sous gradient de concentration en chlorures entre la surface riche en chlorures et le cœur exempt de chlorure.

Lorsque la structure est soumise à des cycles d’humidification-séchage en présence de chlorures (zone de marnage, exposition aux embruns), les chlorures migrent avec la phase liquide par capillarité, phénomène plus rapide que la diffusion.

Résistance aux attaques sulfatiques

Les sulfates peuvent se trouver dans l’eau, dans les sols riches en gypse et pyrite, en engrais et dans des environnements contenant des sulfates d’hydrogène (H2S) et du dioxyde de souffre (SO2). A leur contact, le béton peut subir des dommages si des sulfates sont présents en quantité non négligeable.
Il s’agit là, d’un risque potentiel de détérioration particulièrement redouté pour les bétons de fondation.

L’attaque sulfatique se manifeste par la formation d’ettringite et thaumasite responsable de l’expansion du béton, et par conséquent, de son éclatement. Le C3A (aluminate tricalcique hydraté) et le CA(OH)2 hydroxyde de calcium sont à l’origine de ces manifestations.

Ecocem est un liant sans C3A. Le corollaire est évident : la substitution partielle du « ciment Portland avec C3A » par « Ecocem sans C3A » engendre la réduction de la teneur en C3A totale de la combinaison « CEM I + Ecocem ».

Ecocem réagit en réduisant l’hydroxyde de calcium. Le bilan est une diminution de la « réserve » en chaux de la combinaison « CEM I + Ecocem », et concomitamment, une réduction sensible du risque de formation d’ettringite.

Aussi, une compacité élevée associée à une perméabilité très faible des bétons formulés avec Ecocem a un impact direct qui se traduit par une « pénétration empêchée » des agents chimiques agressifs tels que les sulfates.

Ecocem est donc recommandé pour protéger le béton des attaques sulfatiques et une teneur en laitier moulu Ecocem de 62 % permet d’avoir au moins les mêmes performances qu’un béton formulé avec un CEM III/B ou CEM I PM ES, tout en apportant un avantage économique.

pourcentage expension béton

Résistance à l’alcali-réaction

L’alcali réaction implique d’une part les alcalins Na2O et K2O dont la source principale interne est le ciment, et d’autre part, la silice non cristalline contenue dans certains types de granulats. Les produit réactionnels sont des gels ou des cristaux sous forme de « rosettes », dont la formation au cœur du béton induit des contraintes expansives qui elles-mêmes génèrent une fissuration anarchique caractéristique qui se manifeste par un « faïençage » du béton.

L’action bénéfique d’Ecocem en matière d’alcali-réaction est essentiellement attribuée à l’aptitude propre aux hydrosilicates de calcium (CSH) formés lors de l’hydratation du laitier à « piéger » les alcalins, les rendant indisponibles pour initier une réaction alcalis-silice. Le taux d’alcalins susceptibles d’être libérés pour participer à cette réaction délétère est donc considérablement réduit. Par ailleurs, la faible perméabilité des bétons formulés avec Ecocem constitue un frein à la migration interne des alcalins.

Faible chaleur d’hydratation

Chaleur d'hydratation bétonL’hydratation de tout ciment est une réaction exothermique qui s’accompagne d’un dégagement de chaleur (= chaleur d’hydratation). Cette augmentation de température provoque une « auto-activation » de l’hydratation et influe sur le développement des résistances au jeune âge. Il s’agit d’un aspect bénéfique de ce phénomène exothermique.

Par contre, le dégagement de chaleur dans un béton de masse induit des gradients de température, qui peuvent se révéler néfastes pour le comportement ultérieur du béton s’ils donnent naissance à la microfissuration.

Ces « ouvertures parasites » génèrent un risque sérieux en termes de durabilité car la fissuration met en péril l’étanchéité et l’imperméabilité du béton, favorisant de la sorte la pénétration des agents agressifs.

C’est pourquoi la « régulation thermique » des bétons de masse est cruciale pour assurer la performance du béton durci, dans tous les sens du terme, qu’il s’agisse de comportement physicomécanique ou de durabilité.

Un taux de remplacement de 65 à 85 % est recommandé, lorsqu’il s’agit de privilégier une diminution de température de l’ordre de 40 %. L’influence de tels taux de substitution du ciment Portland de type CEM I par du ciment formulé avec Ecocem, sur le temps de prise et sur la phase initiale de durcissement, méritent une attention particulière que le maître d’ouvrage doit prendre en considération en adaptant si nécessaire les conditions et la durée de cure du béton formulé avec Ecocem.

Ecocem est un liant à faible dégagement thermique. Pourtant, l’auto-accélération liée à cette augmentation de la température, même mineure, contribue à ce que la cinétique de durcissement d’un béton formulé avec Ecocem, ne soit pas significativement affectée. Le constat est particulièrement valable pour les bétons de masse, où la chaleur est moins rapidement dissipée du fait du dimensionnement massif des éléments de structure en béton. Cet « auto-étuvage » permet de garantir que, des résistances initiales satisfaisantes seront atteintes dans des délais requis, même pour des teneurs élevées en Ecocem.

A titre d’exemple, Ecocem est recommandé pour les bétons des éléments de structure tels que les tabliers de ponts, les fondations supportant de fortes charges, les dalles de grande dimension, les murs de soutènement et les réservoirs destinés à des utilisations diverses, tel que le stockage des eaux usées.

Ainsi, la chaleur d’hydratation est inversement proportionnelle à la teneur en Ecocem. À un taux de remplacement de 70%, Ecocem réduit d’un facteur deux la chaleur d’hydratation des bétons de masse. Le risque de microfissuration susceptible d’influer sur le comportement à la durabilité des ouvrages s’en trouve minimisé.

Résistance au feu

Perte résistance au feuLors d’un incendie le béton est soumis à des températures extrêmes pouvant engendrer une instabilité de la structure.

La substitution du ciment Portland de type CEM I par de l’Ecocem a pour effet d’améliorer les résistances mécaniques à hautes températures. Un pourcentage d’Ecocem supérieur à 50 % permet d’obtenir des résistances résiduelles en compressions à 600°C équivalentes à celles obtenues à température ambiante.

La présence d’Ecocem permet également de limiter le phénomène de réhydratation de la chaux, après refroidissement, dû à la décomposition de la Portlandite entre 450 et 550 °C. Ecocem en réagissant avec la chaux entraîne une diminution de la quantité de Portlandite recristallisée. Cette réaction entrainant une augmentation de volume, les risques d’éclatement du béton sont ainsi limités. Ecocem est régulièrement prescrit pour des ouvrages industriels et des bâtiments de stockage.

Plusieurs transformations chimiques et physiques ont lieu à des températures élevées engendrant une dégradation de ses propriétés mécaniques tel que :

  • Une augmentation de la pression de vapeur d’eau dans les pores
  • Un comportement non identique de la pâte de ciment et des granulats dû à des coefficients thermiques d’expansion différents
  • Une transformation des hydrates de la pâte de ciment

La pâte de ciment subit différentes transformations avec l’élévation de la température.

L’ettringite se déshydrate complètement entre 130 et 170°C. Les gels de CSH commencent à subir une première transformation à partir de 80 °C. Une partie de la décomposition des CSH contribue à une augmentation de la calcite (CaCO3) et de la larnite (C2S). La décomposition de la Portlandite (Ca(OH)2) intervient entre 450 et 550 °C en se transformant en de la chaux vive (CaO) et de l’eau.

Après refroidissement, la réhydratation de la chaux entraîne une augmentation de volume d’environ 40 % pouvant entrainer un éclatement du béton. Pour les granulats siliceux, à 573°C, le quartz se transforme en quartz, la transformation s’accompagnant d’un gonflement des granulats. A partir de 700°C, le carbonate de calcium présent notamment dans les granulats calcaires se décompose en chaux vive en libérant du CO2.

Moins d’enrobage des armatures

Pour les bétons de classes de résistances supérieures ou égales C35/45, dans des classes d’exposition XC (Corrosion induite par carbonatation), en privilégiant l’Ecocem à la place des cendres volantes, il est possible de minorer la classe structurale de 1.

Ceci correspond dans la plupart des cas à une minoration de Cmindur (enrobage minimal vis-à-vis des conditions environnementales, qui tient compte de la classe d’exposition et de la classe structurale) pouvant aller jusqu’à 0,5 cm, par application de la démarche performantielle, en substitution de la modulation liée à la classe de résistance.

Se référer au guide AFGC

Enrobage minimum

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