Avenir du béton, partie 2

Tiré du numéro 72 du magazine Realtà MAPEI International.
Cette séance de questions-réponses en compagnie de David Sedan, responsable technique des adjuvants pour béton de MAPEI France, porte sur le marché international des adjuvants.

David Sedan, responsable technique des adjuvants pour béton, MAPEI France

Q : Quelle est la définition d’un adjuvant?

R : Selon les normes en vigueur (telles que la norme française NF EN934-2 et la norme européenne CE EN 934-2) : « Un adjuvant pour béton, mortier et coulis est un produit incorporé au moment du malaxage du béton ou mortier à une dose inférieure ou égale à 5 % en masse de la teneur en ciment du béton ou mortier, pour modifier les propriétés du mélange à l’état frais et/ou durci ». En termes simples, un adjuvant est un « ingrédient » ajouté aux autres composants d’un mélange afin de modifier et de contrôler certaines caractéristiques finales du béton ou du mortier.

Q : Quelles sont les différentes familles d’adjuvants et combien y en a-t-il?

R : Il existe plusieurs familles d’adjuvants définies par leur fonction principale, bien que ceux-ci puissent également avoir une ou plusieurs fonctions secondaires. Il existe sept familles principales divisées en trois groupes :

•          Adjuvants employés pour modifier les propriétés rhéologiques du béton

                        o          Plastifiants et agents réducteurs d’eau

                        o          Superplastifiants et agents réducteurs d’eau hautement efficaces

•          Adjuvants employés pour modifier les temps de prise et de durcissement

                        o          Accélérateurs de prise

                        o          Accélérateurs de durcissement

                        o          Retardateurs de prise

•          Autres catégories d’adjuvants

                        o          Adjuvants hydrofuges

                        o          Agents entraîneurs d’air

Q : Y a-t-il d’autres produits qui peuvent modifier les propriétés du béton?

R : En effet, il existe d’autres produits – qui ne sont pas considérés comme des adjuvants selon la norme NF EN 934-2 – pouvant modifier les propriétés intrinsèques ou esthétiques du béton.

Parmi ces produits, nous pouvons mentionner les fibres structurales utilisées pour améliorer la résistance à la compression ou à la flexion; les microfibres employées comme substitut aux treillis anti-fissuration; les adjuvants modificateurs de viscosité; les colloïdes utilisés pour le béton à couler sous l’eau ou le béton soumis à ségrégation pendant la mise en place; les agents réducteurs de retrait; les agents moussants et les colorants à béton.

Il ne faut pas oublier les adjuvants utilisés pour les travaux souterrains, tels que les retardateurs liquides à effet stabilisant et plastifiant pour les systèmes d’injection cimentaires, ainsi que les accélérateurs pour béton projeté.

Q : Pouvez-vous nous donner quelques exemples d’utilisations des adjuvants dans l’industrie?

R : Prenons l’exemple des fondations profondes ou des murs de béton préfabriqué, pour lesquels il est nécessaire de travailler dans des conditions de fonctionnement offrant une forte réduction du volume d’eau pendant plus de six heures. Dans ce cas, il est très important d’utiliser un plastifiant de dernière génération, ou même une combinaison synergique entre un superplastifiant et un retardateur de prise. Par exemple, DYNAMON EASY 70 et DYNAMON EASY 74 permettent d’obtenir d’excellents résultats en un seul mélange, selon le type de ciment utilisé.

Q : Quelles sont les perspectives de développement des adjuvants?

R : Nous nous concentrons de plus en plus sur le développement d’adjuvants permettant de formuler des bétons à partir de matériaux normalement définis comme difficiles, comme le sable à haute teneur en argile ou même contenant des matières recyclées. En effet, la raréfaction des matières premières est un problème au cœur de la recherche de nouveaux adjuvants, car les matériaux utilisés pour la formulation du nouveau béton sont, pour des raisons économiques évidentes, souvent d’origine locale. C’est pourquoi les recherches menées en laboratoire portent sur l’existence et le développement d’autres adjuvants minéraux pouvant remplacer, au moins partiellement, le ciment, le laitier de haut fourneau, les cendres volantes (sous-produit de la combustion du charbon dans les centrales électriques) ou le métakaolin (obtenu en broyant le kaolin et en le chauffant à 750 °C).

Q : Serait-ce possible d’expliquer comment les adjuvants fonctionnent?

R : Les plastifiants et superplastifiants permettent de réduire grandement la quantité d’eau dans le béton (agents réducteurs d’eau), d’améliorer considérablement la consistance du béton sans modifier la quantité d’eau ou de produire ces deux effets en même temps. Les superplastifiants réduisent l’eau d’une quantité beaucoup plus importante que les plastifiants et ont donc un effet beaucoup plus prononcé. 

Les accélérateurs de prise agissent comme catalyseurs dans les réactions initiales d’hydratation du ciment, surtout à basse température, et accélèrent la prise du béton (voir le graphique ci-dessous, à gauche). Les accélérateurs de durcissement quant à eux améliorent les résistances initiales à la compression, avec ou sans modification des temps de prise. À l’inverse, les retardateurs de prise retardent le moment où le béton commence à prendre (voir le graphique ci-dessous, à droite).

Les agents entraîneurs d’air créent un réseau stable de bulles d’air microscopiques dans le béton, ce qui améliore la durabilité du béton exposé aux cycles de gel/dégel ainsi que sa résistance aux sels de déglaçage.

Enfin, les adjuvants hydrofuges réagissent pour former des particules hydrofuges qui réduisent l’action capillaire dans le béton et peuvent limiter l’infiltration d’eau sous pression.