Approche performantielle

Comme tout matériau, le béton a un rôle important à jouer dans le domaine de l’économie  circulaire  à  travers  sa  contribution  à  la  réduction  des  émissions  de  CO2,  aux  économies  d’énergie et de matière et à la durabilité des constructions. Dans cette optique, le contexte  normatif évolue vers une utilisation plus grande d’approches de type performantiel.  Avec une approche performantielle, un choix plus grand est laissé dans les moyens, à condition  d’atteindre certaines exigences en termes de performance de durabilité. Les concepteurs de  matériaux disposent alors d’une plus grande liberté concernant le choix des constituants et des  proportions de mélange. Elle ouvre donc la possibilité de formuler des bétons plus innovants,  tout en assurant un niveau de sûreté et de qualité équivalent pour les utilisateurs finaux. Il s’agit  donc d’une approche orientée sur les obligations de résultats et non plus seulement sur les  obligations de moyens comme dans le cas de l’approche prescriptive.  À ce jour, l’approche performantielle est une option autorisée par la norme NF EN 206/CN mais  non déployée. Seuls quelques paragraphes y font référence, sans fournir une méthodologie ou  un référentiel pour permettre une application pratique. Toutefois, l’approche performantielle  a déjà été utilisée dans le cadre de grands projets de construction comme la Nouvelle Route du  Littoral  par  exemple.  L’équivalence  de  performance  est  évaluée  au  moyen  d’indicateurs  de  durabilité ou d’essais de performance.  

Les  indicateurs  de  durabilité  sont  des  paramètres  généraux,  intrinsèques,  qui  apparaissent  comme fondamentaux dans l’évaluation et la prédiction de la durabilité du matériau et de la  structure  vis‐à‐vis  du  processus  de  dégradation  considéré.  Ces  paramètres  doivent  être  aisément quantifiables à partir d’essais de laboratoire pratiqués sur des éprouvettes ou sur des  prélèvements, de façon reproductible et selon des modes opératoires bien définis. Parmi les  plus reconnus, on peut citer la porosité accessible à l’eau, le coefficient de diffusion des ions  chlorure, la perméabilité au gaz ou à l’eau liquide ainsi que la teneur en Portlandite Ca(OH)2.  Ces indicateurs sont dits généraux car ils ne décrivent pas le comportement du béton dans le  cas d’une agression précise (excepté pour le coefficient de diffusion des ions chlorure).   Les essais de performances, quant à eux, permettent d’évaluer le comportement d’un béton  soumis à des sollicitations physico‐chimiques du même type que celles auxquelles l’ouvrage 

sera exposé, mais souvent amplifiées ou accélérées afin de disposer de données en laboratoire  à court terme. Ces essais ont pour vocation première de permettre un classement pertinent  des bétons vis‐à‐vis de leur résistance à une agression particulière. On peut citer les essais de  carbonatation  accélérée,  de  migration  des  ions  chlorure  sous  champ  électrique,  d’écaillage  (dans  le  cas  des  phénomènes  de  gel/dégel)  ou  de  lixiviation  (dans  le  cas  des  attaques  chimiques).  

En  France,  il  existe  deux  types  d’approche  performantielle  distinctes  mais  pourtant  complémentaires.  L’approche  performantielle  est  également  autorisée  et  encadrée  par  le  Fascicule 65. 

2.2.1. Approche performantielle par comparaison à un béton de référence 

Il  s’agit  de  qualifier  une  composition  de  béton  du  point  de  vue  de  la  durabilité  selon  une  approche comparative fondée sur des indicateurs de durabilité et des essais de performance  par  rapport  à  un  béton  de  référence.  Cette  méthodologie  fait  l’objet  de  recommandations  professionnelles  provisoires  FNTP/FFB/CERIB/FIB  de  mars  2009  intitulées  « Méthodologie  d’application  du  concept  de  performance  équivalente  des  bétons »  [FNTP  09].  Le  béton  de  référence est formulé en conformité à la norme NF EN 206/CN, tableau NA.F.1 ou NA.F.2, mais  légèrement amélioré. Le but est d’être certain d’arriver à la bonne conclusion concernant le  béton  à  qualifier  (ou  béton  candidat)  [ROU  11].  L’amélioration  porte  sur  un  rapport  Eeff/Léq diminué de 0,05 et sur l’augmentation du dosage en liant de 5 % (ou une absorption  d’eau inférieure à 0,5 %). Le Fascicule 65 autorise cette approche performantielle comparative  et fournit des compléments sur le choix du liant du béton de référence (tableau 4.1). 

Cette méthode permet de classer un béton pour différents environnements. Le guide prévoit  en  effet  des  essais  couvrant  différentes  classes  d’exposition  comme  la  carbonatation,  la  migration des ions chlorure, les attaques chimiques, le gel/dégel et les ions chlorure autres que  ceux de l’eau de mer.  

2.2.2. Approche performantielle basée sur la comparaison des propriétés du béton à des valeurs  seuil 

Il  s’agit  de  qualifier  les  performances  de  durabilité  d’une  composition  de  béton  sur  la  base  d’indicateurs  de  durabilité  et  de  valeurs  seuils.  Le  respect  de  ces  seuils  doit  permettre  de  garantir la tenue du béton pour la durée de vie donnée et la classe d’exposition choisie. Plus la  classe d’exposition est exigeante, plus le seuil est sévère. Cette méthodologie fait l’objet d’un  guide  des  LPC  « Maîtrise  de  la  durabilité  des  ouvrages  d’art  en  béton  –  Application  de  l’approche performantielle » datant de 2010 [LPC 10]. Ce guide s’adresse aux ouvrages d’art et  les  seuils  proposés  ont  été  établis  pour  une  durée  de  base  d’utilisation  de  100  ans.  Les  indicateurs  retenus  vis‐à‐vis  du  risque  de  corrosion  des  armatures  (par  carbonatation  ou  pénétration  des  chlorures)  sont  la  porosité  accessible  à  l’eau,  la  perméabilité  au  gaz,  la  résistivité et le coefficient de diffusion apparent des chlorures. Il s’agit en effet des principaux  paramètres  régissant  ces  mécanismes  de  dégradation.  Aujourd’hui,  cette  méthodologie  est  également reprise dans le Fascicule 65 qui donne des valeurs seuils en fonction de la classe  d’exposition (tableau 4.2). 

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2.2.3. Approche performantielle dans le Fascicule 65 

Dans  le  cadre  du  Fascicule  65,  les  bétons  formulés  en  suivant  une  approche  performatielle  permettent de déroger aux obligations de moyens dans une certaine limite : le dosage en liant  équivalent ne peut être inférieur à 80 % de la valeur minimale autorisée dans le tableau 8.B du  Fascicule 65 et le rapport Eeff/Léq ne doit pas être supérieur de plus de 0,1 à la valeur maximale  autorisée.   Tableau 4.1 – Exigences sur le béton de référence d’après le Fascicule 65 [FAS 65]    Tableau 4.2 – Exigences sur les résultats d’essais de durabilité en fonction de la classe d’exposition  selon le Fascicule 65 [FAS 65]    Aujourd’hui, l’approche performantielle telle que définie dans le Fascicule 65 ne permet pas  complétement  de  considérer  la  variabilité  des  propriétés  des  bétons.  Les  valeurs  seuils  du  tableau 8.D du Fascicule 65 sont des valeurs maximales à ne pas dépasser. Il s’agit d’un aspect  important qu’il faut prendre en compte lors de l’estimation de la durée de vie des ouvrages.  Pour cela, des analyses statistiques peuvent être utilisées.   L’approche performantielle fait aujourd’hui encore l’objet de travaux notamment dans le cadre  du Projet National PerfDuB (Approche PERFormantielle de la Durabilité des ouvrages en Béton)  [PER 14] et du projet ANR Modevie (Modélisation de la durée de vie des ouvrages en béton)  qui lui est associé. Le projet PerfDub, qui regroupe environ 50 partenaires pour une durée de  4 ans (2015 – 1019), a pour objectif de définir une méthodologie d’utilisation de l’approche  performantielle  au  niveau  français  en  s’intéressant  aux  deux  approches  (comparative  et  absolue).  Le  but  de  ce  projet  est  d’introduire  davantage  l’approche  performantielle  dans  le  contexte  normatif  et  de  définir  des  méthodologies  d’essai  de  durabilité  éprouvées  et  approuvées par la profession. Le projet Modevie vise, entre autres, à développer un modèle de  type ingénieur pour prédire la durée de vie des ouvrages en béton.  

2.3. Détermination des enrobages : approche actuelle et concept de classes de durabilité