Un mortier de protection anti-abrasion mis en œuvre sur un support béton, constitutif de parkings d’appontages d’avions d’un aéroport, est marqué par la présence de fissures et de décollements, qui ont commencé à apparaître quelques temps après sa mise en œuvre.

Cette fissuration pouvant provenir d’un désordre du support, comme d’un défaut de mise en oeuvre du mortier, voire d’un phénomène localisé à l’interface des deux matériaux, le programme d’investigation arrêté avec l’Expert se propose donc de caractériser les matériaux et leur interface :

 

1. gâchage d’un échantillon témoin conformément aux recommandations de la fiche technique du produit et des données fournies par le fabricant ;
2. examens microscopiques des échantillons prélevés et évaluation des rapports Eau/Ciment ;
   –    observation des matériaux en place et du mortier témoin, au microscope électronique à balayage couplé à l’analyse qualitative élémentaire par spectrométrie X à dispersion d’énergie, et examen particulier de l’interface de décollement ;
3. examen de la microfissuration du mortier en œuvre sur une plaque polie de béton.

 

Les figures qui suivent rendent compte de quelques-unes des observations menées sur le béton et le mortier :

Photographie à la loupe binoculaire Aspect général du matériau 1 : béton ; 2 : mortier 3 : alvéoles	Microscopie optique en lumière réfléchie. Lumière naturelle Détail de la matrice du mortier 1 : grains de clinker ; 2 : amas de fumée de silice ; 3 : grain de sable
Microscopie électronique à balayage. Echantillon. Détail de la matrice du béton au voisinage d’une microfissure 1 : portlandite ; 2 : amas ettringitiques	Microscopie électronique à balayage. Echantillon. Aspect détaillé de sous face du mortier 1 : C-S-H ; 2 : cristaux de carbonate de calcium

 

Conclusions des observations

• Le support béton :
  le support béton des échantillons étudiés est constitué d’un ciment Portland au laitier (ou d’un ciment de haut fourneau, en fonction de la proportion des grains de laitier présents) ainsi que d’une charge granulaire silico-calcique majoritairement siliceuse. La matrice de ce béton, microporeuse, est marquée par quelques microfissures dont le faciès ne met pas en évidence de lien avec celles observées dans le mortier de protection. Ce béton englobe également quelques cristaux d’ettringite massive à caractère expansif, associés à des microfissures ainsi que de l’ettringite aciculaire, non expansive en l’état mais en proportion non négligeable. Au droit de la surface du béton, dans une zone où une rupture d’adhérence avec le mortier superficiel est avérée, des néoformations de carbonate de calcium sont présentes et pourraient être significatives de phénomènes de dissolution recristallisation à cette interface (passage d’eau).
  Par ailleurs, il n’a pas été mis en évidence de primaire organique à cette interface ;

• Le mortier de protection :
  le mortier de protection, dont l’épaisseur est comprise entre environ 6 et 20 mm, est constitué d’une charge sableuse silico-calcique et d’un ciment de type CEM I, englobant une faible proportion de fumées de silice se présentant localement sous forme d’amas. Des fibres polymériques y sont également observées. Ce mortier est marqué par la présence de microfissures et d’une microstructure alvéolaire. Il n’a pas été observé d’ettringite massive et à caractère expansif dans ce mortier. Néanmoins, ce dernier englobe des amas géliformes craquelés de composition silico-alcaline, probablement en relation avec la présence des amas de fumées de silice.

• Le mortier témoin :
  l’échantillon témoin, gâché au laboratoire, présente également une microstructure microporeuse.
  D’un point de vue quantitatif, sa teneur massique en ciment est similaire à celle de l’échantillon prélevé in situ, qui répond ainsi également aux caractéristiques fournies par le fabricant en termes de dosage en ciment. Par contre, la teneur en eau liée aux hydrates de la pâte cimentaire de ce témoin apparaît plus faible. Ce constat montre que la proportion d’eau de gâchage du mortier mis en œuvre sur site a été sensiblement plus élevée que celle mise en œuvre en laboratoire pour le mortier témoin.

 

Conclusion générale sur la cause du désordre :
Les microfissures affectant le mortier de protection sont principalement en relation avec un phénomène de retrait. Le dosage en liant élevé ainsi que la proportion d’eau de gâchage, apparemment supérieure à celle préconisée par le fabricant, ont conduit à ce phénomène.
Il est également possible que les amas géliformes craquelés (fumée de silice hydratée) ont pu contribuer localement à la formation de microfissures.