Du bon usage des produits de liaison

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Du bon usage des produits de liaison

Mailvaganam, Noel P.

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p a r Noe l P. Ma ilv a ga na m

Les principaux types de produits de liaison utilisés dans la construction

sont les émulsions de latex et les époxys. Cet article, qui traite de leurs

caractéristiques, vise à renseigner l’utilisateur et le prescripteur sur leurs

avantages et leurs limites d’emploi.

S o l u t i o n c o n s t r u c t i v e n

o

_{1 1}

Les p rod u its d e liaison son t d es su bstan ces naturelles, combinées ou synthétiques utilisées pour joindre différents éléments d’un ouvrage san s recou rir à d es attach es m écan iqu es. Ces produits sont souvent employés pour effectuer d es rép aration s, p ar exem p le p ou r faire ad h érer le béton frais, le béton p rojeté ou le m ortier d e rép aration au béton d u rci — on p arle d an s ce cas d e p rod u its d e rep rise.

Parm i les con d ition s essen tielles à l’ad h ésion d u béton frais au béton d u rci, m en tion n on s : i) la résistan ce et l’in tégrité d e la vieille su rface; ii) sa p rop reté. Lorsqu e cette su rface com p orte u n e cou ch e su p erfi-cielle faible (laitan ce) ou qu ’elle est sale, l’ad h éren ce obten u e est m au vaise. L’état d e la su rface jou e d on c u n rôle cru cial au n iveau d e l’ad h ésion , qu oiqu e la qu alité d e celle-ci d ép en d e d ’au tres facteu rs com m e le com p actage correct d u béton frais et u n e bon n e p rép aration d e la su rface en fon ction d e la d en sité d u béton d e base. Par exem p le, si celu i-ci est en bon état, u n d écap age à l’acid e su ffira, alors qu ’il fau d ra p rocéd er à u n n ettoyage m écan iqu e si la su rface d u béton d u rci est faible ou en d om m agée.

Les principaux types de produits de liaison em p loyés d an s l’in d u strie d e la con stru ction son t les ém u lsion s d e latex et les ép oxys. Ils n e son t p as essen tiels à l’ad h éren ce m ais, d e façon gén érale, celle-ci est am éliorée p ar l’ad d ition d ’u n tel p rod u it : barbotin e com p ren an t d u cim en t et d u sable, barbotin e com p ortan t d u cim en t et u n e résin e, ép oxy.

Émulsions de latex

Les ém u lsion s em p loyées com m e p rod u its d e liaison p eu ven t avoir d ivers u sages (tableau 1). Certain es résisten t m ieu x à l’eau

qu e d ’au tres. Les ém u lsion s gén éralem en t u tilisées d an s les com p osition s cim en taires son t d u typ e h u ile d an s l’eau ; elles con tien -n e-n t p arfois p lu s d e 50 % d ’eau . Elles so-n t h abitu ellem en t stables d an s le systèm e cim en t-eau . Cep en d an t, ce n e son t p as tou tes les ém u lsion s qu i son t com p atibles avec le cim en t et, p ou r ch oisir le p rod u it qu i con vien t à u n e u tilisation d on n ée, il fau t com p ren d re sa ch im ie ou , sin on , con su lter le fabrican t.

Il y a trois façon s d e m od ifier u n e résin e p ou r en faire u n p rod u it d e rep rise u tile : i) p rép arer u n e barbotin e d e cim en t san s

sable en in corp oran t la résin e à l’eau d e gâch age;

ii) u tiliser u n m élan ge eau -résin e d an s u n rap p ort 1/ 1;

iii) se servir d ’u n e résin e réém u lsifiable qu i p eu t ram ollir et red even ir p oisseu se au con tact d e l’eau .

L’u tilisation d e la d eu xièm e m éth od e est déconseillée en raison du manque d’adhérence observé su r les ch an tiers (et corroboré p ar d es étu d es en laboratoire). L’em p loi d ’u n m élan ge eau -résin e san s cim en t p rod u it u n p lan d e ru p tu re, car il n e se form e p as d e film à l’in terface béton frais-béton d u rci.

La description suivante des avantages et des lim ites d ’em p loi d es d ifféren ts typ es d ’ém u l-sion s servan t d e p rod u its d e rep rise vise à gu id er les u tilisateu rs et les p rescrip teu rs.

L’émulsion de butadiène-styrène (SBR)

Le butadiène-styrène (SBR), qui est compatible avec les com p osés cim en taires, est u n cop olym ère. L’ém u lsion d e SBR p résen te u n e bon n e stabilité en p résen ce d e cation s p olyvalen ts com m e le calciu m (Ca2+_{) et}

Du bon usage des

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l’alu m in iu m (Al3+_{), et l’ad d ition d e}

qu an tités relativem en t gran d es d ’électrolytes (p. ex. CaCl₂) n’a pas d’effet sur elle. Elle peut coaguler si elle est soumise à des températures élevées, au gel ou à u n m alaxage in ten se p en d an t u n e p ériod e p rolon gée.

L’émulsion de polyacétate de vinyle (PVAC)

On u tilise su rtou t d eu x typ es d e PVAC p ou r effectu er d es rép aration s : le PVAC n on réém u lsifiable et le PVAC ém u lsifiable. Le p rem ier form e u n film qu i p résen te u n e bonne résistance à l’eau, une bonne stabilité au rayon n em en t u ltraviolet et d e bon n es

caractéristiqu es d e vieillissem en t. En raison d e sa com p atibilité avec le cim en t, il est largem en t u tilisé com m e p rod u it d e rep rise et comme liant pour les peintures cimentaires à base d ’eau ain si qu e p ou r les en d u its d’imperméabilisation. Le PVAC émulsifiable donne un film qui peut ramollir et redevenir p oisseu x p ar con tact avec l’eau . Ce typ e d ’ém u lsion p erm et d ’ap p liqu er u n film su r une surface longtemps avant la mise en place d’un revêtement à base de ciment. Son utili-sation est réservée aux cas où on ne prévoit p as d e rem on tée d ’h u m id ité ju squ ’à la lign e

Table 1.Tableau comparatif des produits de liaison en émulsions

Propriété/ Résine acrylique Polyacétate de Butadiène- Polyacétate de

méthode d’essai vinyle styrène vinyle

(non réémulsifiable) (réémulsifiable) Asp ect Blan c laiteu x Blan c laiteu x Blan c laiteu x Blanc laiteux ou clair

Ten eu r en solid es 45 % 55 % 48 % 50 %

Usage p rin cip al Faire ad h érer Faire ad h érer Faire ad h érer Faire ad h érer au x béton frais à béton frais à béton frais à béton en d u its

béton d u rci béton d u rci, d u rci, ad ju van t d u ch ap es m in ces béton , ch ap es m in ces

Méth od es En ad h ésif : En ad h ésif : En ad h ésif : Pin ceau , d ’ap p lication p in ceau , balai, p in ceau , balai, p in ceau , p u lvéri- p u lvérisation ,

p u lvérisation , p u lvérisation , sation , rou leau ; rou leau rou leau ; rou leau ; en ch ap e : tru elle

en ch ap e : tru elle en ch ap e : tru elle

Utilisation s <—Sou s-cou ch es, stu cco, m ortier d ’in jection , terrazzo, bou ch e-fen tes—> Nettoyage, En lever h u ile, En lever h u ile, En lever h u ile,

p rép aration graisse; graisse graisse d e su rface m ou iller su rface

Résist. à compr. (Mpa)

Cubes de 2 po (50 mm) 22,0 23,45 22,75 22,0 (à l’air)

ASTM C109 28,27 24,82 27,58 20,68 (état h u m id e)

Résist. à traction (MPa) Briqu ettes d e 1 p o (25 m m ) d ’ép aisseu r 4,0 2,41 3,10 2,06 (à l’air) ASTM C190 4,24 3,10 4,0 2,83 (état h u m id e) Résist. à flexion (MPa) 6,55 6,90 8,62 6,38 (à l’air) ASTM C-348-61T 9,65 8,62 11,38 5,17 (état h u m id e) À u tiliser À l’in térieu r ou À l’in térieu r ou À l’in térieu r ou Su rtou t p ou r

à l’extérieu r; à l’extérieu r; à l’extérieu r; p lafon d s su r béton , acier, su r béton , acier, su r béton , acier, in térieu rs; bois; gu n itage; bois; gu n itage; bois; gu n itage; u tilisation ch ap es m in ces. ch ap es m in ces. ch ap es m in ces. lim itée com m e Peu t servir Peu t servir Peu t servir p rod u it d e d ’ad h ésif p ou r d ’ad h ésif p ou r d ’ad h ésif p ou r rep rise en d u it d an s les en d u it d an s les en d u it d an s les

45-60 m in . 45-60 m in . 45-60 m in .

À n e p as u tiliser En cas d e très En cas d e très Avec d es accéléra- Com m e ad ju van t, gran d e exp osition gran d e exp osition teu rs p u issan ts, d an s d es

à d es p rod u its à d es p rod u its en cas d e très con d ition s ch im iqu es; d an s d es ch im iqu es; d an s d es gran d e exp osition h u m id es ou conditions de pression conditions de pression à d es p rod u its m ou illées, à h yd rostatiqu e élevée h yd rostatiqu e élevée ch im iqu es, en cas d es tem p ératu res

d ’exp osition in férieu res à con stan te à l’eau 10 °C

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béton d u rci et le béton à l’acier. La p lu p art con tien n en t d es résin es 100 % solid es. Ils p eu ven t ou n on ren ferm er d es fillers, p ar exem p le d u carbon ate d e calciu m ou d e la farine de silice, et d’autres produits d’addition servan t à am éliorer telle ou telle caractéris-tiqu e ou d estin és à réd u ire les coû ts. Ces p rod u its p eu ven t avoir d ifféren tes con sis-tances, qu’il s’agisse d’une pâte à forte teneur en filler (p ou r les travau x au -d essu s d e la tête) ou d ’u n liqu id e ayan t u n e viscosité d e 100 cp (0,1 Pa•s), sem blable à celle d e l’eau .

Comme les formulations peuvent comporter d es résin es, d es d u rcisseu rs ou d es m od ifi-cateu rs d ifféren ts selon le p rod u it fin al recherché, les utilisateurs et les prescripteurs d oiven t con n aître les op tion s qu i s’offren t à eu x. À cet égard , la n orm e ASTM C881-78, « Ep oxy-Resin -Based Bon d in g System s for Con crete », est très u tile. Il s’agit d ’u n e sp écification basée su r la p erform an ce en fon ction d e l’u tilisation fin ale et elle n e fixe p as d e lim ites en ce qu i a trait à la com p osi-tion ch im iqu e. Le m atériau ch oisi d oit satis-faire au x exigen ces con cern an t les p rop riétés p h ysiqu es com m e la viscosité, l’ad h éren ce, le retrait ou la com p atibilité th erm iqu e.

La sp écification en qu estion classe les systèm es d e liaison à la résin e ép oxy su ivan t le typ e, la qu alité et la catégorie. Le typ e est d éterm in é p ar l’u tilisation fin ale (voir le tableau 1 d e ASTM C881, Ph ysical Requ irem en ts of Bon d in g System s) :

typ e I : p ou r coller le béton d u rci ou d ’au tres m atériau x au béton d u rci; typ e II : p ou r coller le béton frais au béton

d u rci;

typ e III : p ou r assu rer la liaison en tre d es p rod u its an tid érap an ts et le béton d u rci (ce typ e p eu t au ssi servir d e lian t p ou r les m ortiers ou béton s ép oxyd es). La qu alité d es systèm es en qu estion est d éfin ie p ar leu rs caractéristiqu es d ’écou le-m en t. Ain si, la p rele-m ière qu alité cole-m p ren d les p rod u its d e faible viscosité qu e l’on peut injecter dans des fissures, ou qui doivent p ou -voir s’étaler. La d eu xièm e qu alité com p ren d les p rod u its d e viscosité m oyen n e d estin és à u n u sage gén éral et la troisièm e qu alité, les produits qui ne présentent pas de risques d e cou lu re (p ou r les travau x au -d essu s d e la tête) ou qu i serven t à faire ad h érer d es su rfaces n e s’agen çan t p as. Les systèm es d e liaison en question se répartissent en outre en d ifféren tes catégories selon la tem p ératu re d ’essai à laqu elle le tem p s d e gélification est d éterm in é (le tem p s d e gélification est l’in tervalle en tre le d ébu t d u m alaxage d ’u n systèm e à l’ép oxy et l’am orce d e form ation d’une masse gélatineuse). Cependant, il n’est de reprise. Le PVAC émulsifiable est largement

employé comme produit d e rep rise p ou r les en d u its servan t d e cou ch e d e fon d , en p arti-cu lier p ou r faire ad h érer les en d u its d e p lâtre ou d e cim en t Portland — la couche de fond — aux surfaces in térieu res en béton cou lé su r p lace, u n e fois celu i-ci d u rci.

L’émulsion acrylique

Les résin es acryliqu es son t d es p olym ères ou d es cop olym ères d ’esters d e l’acid e acryliqu e et d e l’acid e m éth acryliqu e. Elles se p résen ten t sou s d ifféren tes form es, d es élastom ères m ou s au x m atières p lastiqu es d u res. Ce typ e d ’ém u lsion est u tilisé d an s les com p osés cim en taires d e la m êm e façon , en gros, qu e l’ém u lsion d e SBR.

L’émulsion d’époxy

L’ém u lsion d ’ép oxy est obten u e p ar m élan ge de résine époxy liquide avec le produit de cure. Ce d ern ier sert à la fois d ’agen t ém u lsifian t et d e m ou illan t. À p artir d u m om en t d u m élan ge ju squ ’à la gélification , l’ém u lsion est stable et p eu t être d ilu ée avec d e l’eau . Le d élai d ’u tilisation p eu t varier en tre 1 et 6 h eu res selon le p rod u it d e cu re ch oisi et la qu an tité d ’eau ajou tée. La p lu p art d es ém u l-sion s d ’ép oxy son t p rép arées su r le ch an tier ju ste avan t l’em p loi car d an s les ém u lsion s p récon d ition n ées, les p h ases son t sép arées. On p ren d d es p ortion s égales d ’ép oxy et d e p rod u it d e cu re, on les m élan ge p en d an t 2 à 5 m in u tes p u is on laisse rep oser p en d an t 15 minutes pour permettre à la polymérisation d e com m en cer. Pen d an t qu e le m élan ge est agité m écan iqu em en t, on ajou te d e l’eau p eu à p eu p ou r form er l’ém u lsion .

Au lieu d e ces systèm es à base liqu id e, qu i d oiven t être m esu rés in situ et d ilu és à l’avan ce, on p eu t m ain ten an t u tiliser d es m élan ges p rép arés en u sin e et con ten an t d u ciment, des poudres de polymères séchées par p u lvérisation , d u sable et d ’au tres p rod u its d ’ad d ition , qu i son t sim p lem en t m élan gés avec d e l’eau su r le ch an tier. Le fin i gren é qui en résulte assure un bon accrochage pour le m ortier d e rép aration ou les revêtem en ts. La couche de coulis grené réduit considérable-ment le p assage d e l’eau d u revêtem en t au su bstrat, em p êch an t le d essèch em en t d u ciment et la mauvaise adhésion qui en résulte. La cou ch e d e cou lis assu re d es p oin ts d ’accroch age favorisan t l’ad h éren ce, m ais on recom m an d e vivem en t d ’ap p liqu er le m ortier d e rép aration ou d e m ettre en p lace le revêtem en t p en d an t qu e la cou ch e d ’accroch age est en core p oisseu se.

Produits de liaison à l’époxy

Il existe d ifféren ts p rod u its à l’ép oxy qu i p erm etten t d e faire ad h érer le béton frais au

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p as absolu m en t n écessaire qu ’u n p rod u it d on n é soit m is en oeu vre à la tem p ératu re fixée pour la catégorie à laquelle il appartient.

Catégorie A - Systèmes à utiliser au-dessous d e 5 °C

Catégorie B - Systèm es à u tiliser en tre 5 et 15 °C

Catégorie C - Systèmes à utiliser au-dessus d e 15 °C

Trois caractéristiqu es m en tion n ées d an s la sp écification ASTM revêten t u n e gran d e im p ortan ce : l’ad h éren ce, le retrait et la com-p atibilité th erm iqu e. Les essais C882, C883 et C884 d e l’ASTM serven t à en d éterm in er les valeu rs resp ectives fixées d an s la sp écifi-cation . Ils con stitu en t u n m oyen efficace d ’écarter les p rod u its qu i n e con vien n en t p as p ou r l’u sage p révu . Par exem p le, l’essai d ’ad h éren ce (ASTM C882) p erm et d ’écarter les systèm es su r lesqu els l’eau d e ressu age provenant du béton plastique a un effet néfaste, si l’on sou h aite faire ad h érer d u béton frais à du béton durci. L’essai de retrait (ASTM C883) permet d’écarter les systèmes qui contiennent des solvants, de grandes quantités de diluants ou d ’au tres p rod u its ch im iqu es p rovoqu an t le retrait. Si u n p rod u it d e liaison p ossèd e u n m od u le d ’élasticité élevé, il se p eu t qu e la p ièce d e rap iéçage ou le revêtem en t se décolle par endroits sous l’effet des variations d e tem p ératu re. L’essai C884 d e l’ASTM sert à évalu er cette ten d an ce.

La sp écification ASTM C881 p erm et d’écarter les produits susceptibles de présenter u n e p iètre p erform an ce, m ais il fau t p ren d re en com p te d ’au tres caractéristiqu es, à p art celles qu i y son t m en tion n ées, p ou r être en m esu re d e faire u n ch oix d éfin itif p arm i d es p rod u its à la résin e ép oxy sem blables.

Le d élai d ’u tilisation ou le tem p s d e p rise de la plupart des produits de liaison à l’époxy est d e 15 à 30 m in u tes à 25 °C, ce qu i oblige à n e m élan ger qu e la qu an tité u tilisable au cou rs d e cette p ériod e. Au -d essou s d e 0 °C, le tem p s d e p rise est beau cou p p lu s lon g

(de 4 à 5 heures). Le tableau 2 indique certains facteurs d’application dont il faut tenir compte. Lorsqu ’on d oit p rocéd er à d es rép aration s lou rd es — p ar exem p le p ou r réh abiliter u n e d alle ou refaire la su rface d e m u rs ou d e p oteau x — les p rod u its à l’ép oxy p erm ettan t d e faire ad h érer le béton frais au su bstrat offrent souvent la solution la plus économique. L’u tilisation d u p rod u it d e liaison fait en sorte que la masse de béton obtenue possède la m êm e résistan ce qu ’u n e p ièce d ’u n seu l ten an t.

Conclusion

Un e con d ition im p ortan te, d an s le cas d ’u n e réparation de béton, est la bonne adhésion de la p ièce ou d u revêtem en t au su bstrat. Cette con d ition est essen tielle lorsqu ’il s’agit d e rép aration s stru ctu rales d evan t con férer u n caractère m on olith iqu e à l’élém en t d e béton aux fins du report des charges. Il est possible d ’assu rer u n e bon n e ad h ésion d e la p ièce ou d u revêtem en t au su bstrat en ap p ortan t beau cou p d e soin à la qu alité d ’exécu tion — p rép aration d e la su rface, con solid ation et cure — sans employer de produits de reprise. Cep en d an t, ceu x-ci jou en t u n rôle im p ortan t lorsque la reprise doit présenter une adhérence très élevée. Par exem p le, u n su bstrat faible et flexible p eu t d evoir être ren forcé p ou r qu e son m od u le d ’élasticité corresp on d e à celui de la pièce ou du revêtement appliqué. Il se peut aussi qu’il faille utiliser un produit de reprise en raison des mauvaises conditions ambiantes. En somme, les produits de liaison offrent des avantages mais ils ne devraient pas su p p léer à la m au vaise exécu tion d u travail.

M. Noe l P. Ma ilv a ga na mest chef d’Évaluation et

réparation au sein du program m e Enveloppe et structure du bâtim ent, à l’Institut de recherche en construction du Conseil national de recherches.

Tableau 2.Facteurs d’application des produits de liaison à l’époxy Rap p ort d e m élan ge Varie en tre 100/ 1 et 1/ 1.

Délai d ’u tilisation D’in stan tan é à p lu sieu rs m ois; d ép en d au ssi d e la qu an tité d e p rod u it m élan gé et d e la tem p ératu re am bian te.

Valeu r exoth erm iqu e Peu t varier en tre zéro et p lu s d e 100 °C; d an s ce cas, le systèm e d u rci est littéralem en t carbon isé.

Con sistan ce Peut varier entre liquide ayant une viscosité de 100 cp (0,1 Pa•s ), comme l’eau, et pâte

très épaisse.

Pén étrabilité Fon ction d e la viscosité et d u p ou voir lu brifian t — Varie gran d em en t.

Tem p s d e Varie en tre qu elqu es m in u tes et p lu sieu rs jou rs et d ép en d d irectem en t d e la tem p ératu re d u rcissem en t d ’ap p lication (certain s systèm es n e d u rcissen t p as à m oin s d ’être exp osés à d es

tem p ératu res très élevées).

Tiré d e J. Warn er, Magaz in e of A S CE, février 1978 (avec au torisation )

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Con seil n ation al d e rech erch es d u Can ad a Décem bre 1997

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