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Digeste de la construction au Canada, 1983-09-01
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Evaluation et réparation des planchers de garage endommagés
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction. Conseil national de
recherches Canada
CBD-225-F
Évaluation et réparation des planchers de garage
endommagés
Veuillez noter
Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.
Publié à l'origine en septembre 1983. G.G. Litvan
On a sous-estimé dans le passé les risques possibles de corrosion dans les garages de
stationnement. Les techniques de construction utilisées alors ne permettant pas d'assurer une protection adéquate contre la corrosion, il devint impératif, après seulement quelques années d'utilisation, d'effectuer des réparations importantes. Les causes de la détérioration des garages ont déjà fait l'objet d'un digest; celui-ci décrit les méthodes utilisées pour l'évaluation des dommages et explique comment ces tests peuvent faciliter le choix d'une méthode de réparation.
Évaluation
Il est essentiel d'effectuer un examen approfondi du garage afin de déterminer quelle méthode de réparation sera la plus appropriée et la plus économique. Cette tâche devrait être confiée à un expert-conseil d'expérience plutôt qu'à un entrepreneur. Les entrepreneurs spécialisés dans un type particulier de réparation peuvent ne s'attarder que sur certains aspects et négliger l'importance des détériorations qui n'entrent pas dans leur domaine de spécialisation. Leur évaluation pourrait ainsi être erronée.
Inspection visuelle
L'élément essentiel de l'évaluation est l'inspection visuelle faite par un expert. Ce dernier doit d'abord déceler les défauts possibles de structure, les fissures dans les dalles de béton, vérifier l'état des poutres et des poteaux et déterminer s'il y a lieu de faire appel à un ingénieur en structure. Lorsque le revêtement est la méthode de réparation envisagée, un expert doit alors décider si la structure peut supporter une telle charge additionnelle.
L'inspection visuelle a également pour but d'identifier aussi précisément que possible les causes de la détérioration. Pour ce faire, il faut vérifier la qualité du béton, 1'épaisseur du revêtement sur les barres d'armature, l'étendue et le type des dommages, etc.
Les endroits qui présentent des défauts, y compris ceux trouvés sur la sous-face de la dalle, doivent être notés sur le plan de situation. Le degré d'effritement est généralement exprimé comme suit, selon la profondeur:
effritement léger 0 à 5 mm effritement moyen 5 à 10 mm
effritement abondant 10 à 25 mm effritement grave 25 mm et plus
Les fissures sont classées selon leur épaisseur: filiforme moins de 0,1 mm
étroite 0,1 à 0,3 mm moyenne 0,3 à 0,7 mm large 0,7 mm et plus
Étant donné que la bordure des fissures a tendance à s'effriter, celles-ci paraissent plus larges à la surface qu'en profondeur. Ce problème peut être surmonté en mesurant la largeur de la fissure à une profondeur de 5 mm sous la surface.
Si le plancher est recouvert d'une couche d'usure, comme le bitume, l'expert doit évaluer l'état du béton d'après les signes de détérioration tels que taches de rouille ou d'eau, fissures ou efflorescences, apparaissant sur la sous-face de la dalle.
Il doit aussi noter la distance entre les avaloirs de plancher, l'état des tuyaux de drainage, l'efficacité des pentes, et évaluer les risques d'accumulation d'eau.
L'expert doit soigneusement examiner les joints de dilatation et, s'ils sont défectueux,
demander qu'ils soient remplacés ou réparés. On oublie bien souvent de vérifier ces joints et la durabilité du plancher réparé se trouve ainsi sérieusement réduite par la pénétration d'humidité chargée de sel. Il est particulièrement important de vérifier les joints de dilatation sur les poutres de rive qui occupent dans la structure une position stratégique.
C'est à partir des observations notées sur le plan de situation qu'on élaborera une méthode de réparation.
Évaluation de l'étendue du délitage
Le délitage est un phénomène qui se caractérise par la séparation de la dalle, généralement au niveau de l'armature, dans un plan à peu près parallèle à la surface supérieure. Il est causé par la corrosion de l'acier et peut entraîner un fléchissement important de la structure. Des
réparations doivent être effectuées, que le problème soit visible ou non à la surface. On peut déceler le délitage lorsqu'à la suite d'un frappement sur la dalle, une résonnance sourde se fait entendre. Une variété d'outils peuvent être utilisés pour effectuer ce test, mais le plus efficace et le plus simple est la chaîne d'attelage. Celle-ci peut prendre la forme d'une grosse chaîne simple de 1,5 m de long, dont les maillons de 50 mm sont formés par des tiges en acier ayant un diamètre de 10 mm, et que l'on fait osciller. Une autre chaîne, de forme plus courante, est fabriquée à partir de 4 segments de chaîne de 0,5 m chacun (maillons de 25 mm), attachés au moyen d'une corde à un tube de cuivre de 0,5 m de long. L'inspecteur tient la poignée attachée perpendiculairement au milieu du tube, et tire la chaîne dans un
mouvement de va-et-vient. Un son vibrant se produira en l'absence de fragmentation de la dalle.
Toutefois, le délitage peut s'avérer difficile à détecter par cette méthode si un revêtement a été installé sur le béton. Une perte d'adhérence entre le béton et le revêtement peut également causer un son sourd. Si l'épaisseur du revêtement de bitume dépasse 30 mm, il est nécessaire de l'enlever à certains endroits afin de pouvoir effectuer le test. Pour savoir s'il s'agit d'une désolidarisation du revêtement ou du délitage de la dalle de béton, il faut procéder à un carottage aux endroits qui résonnent sourdement.
Une chape de béton de 50 mm d'épaisseur devrait enrober les armatures d'acier dans les planchers de béton des garages de stationnement; malheureusement, cette exigence pourtant essentielle n'est que rarement respectée. Il est donc important de repérer les endroits où la chape a moins de 25 mm d'épaisseur et de prendre les mesures correctives qui s'imposent si l'on veut prolonger la durée d'utilisation de la dalle réparée.
L'épaisseur de béton qui recouvre l'acier peut être mesurée à l'aide d'un appareil de mesure de l'épaisseur d'enrobage appelé pachomètre (pachometer). Il en existe plusieurs types; la
précision de ces appareils se situe à ± 3 mm pour un revêtement de moins de 25 mm. Mesure des potentiels électrochimiques de corrosion
La corrosion des métaux est une réaction électrochimique dans laquelle la région corrodée du métal constitue l'anode, ou l'électrode positive d'une pile galvanique. Le potentiel positif du métal indique la présence de corrosion, c'est-à-dire qu'à cet endroit, le métal passe de l'état métallique à l'état ionique. La valeur du potentiel dépend de la tendance du métal à se dissoudre et, en se basant sur la concentration des ions autour de l'électrode, permet une bonne évaluation du degré de corrosion.
On mesure le potentiel de corrosion de l'acier en le comparant à une demi-pile cuivre-sulfate de cuivre. Si une membrane d'étanchéité recouvre l'acier, elle doit être perforée avant le test afin d'établir une conduction électrique. Il est difficile d'interpréter les résultats avec de l'acier galvanisé et, si ce dernier est enduit d'une couche d'époxyde, il devient impossible de mesurer le potentiel de corrosion en raison de l'absence de conduction électrique.
Mesure de la teneur en chlorure
Étant donné la forte alcalinité du milieu, l'acier se corrode très peu dans le béton, à moins que la concentration des chlorures de la solution infiltrée dans les pores ne dépasse une valeur critique, Il est donc important de tenir compte de la teneur en chlorure du béton lors de
l'évaluation des causes de la détérioration. Des échantillons pour essais sont prélevés au niveau de l'armature, au moyen d'une foreuse ou d'une carotteuse; ils sont ensuite envoyés au
laboratoire pour analyse chimique, après avoir indiqué l'endroit et la profondeur du prélèvement sur l'étiquette des échantillons.
Lors de l'évaluation des résultats, on doit faire une distinction entre les chlorures solubles qui sont nuisibles et les chlorures insolubles qui sont inoffensifs. Certains agrégats, ceux de l'escarpement du Niagara par exemple, contiennent une quantité importante de chlorures insolubles. La teneur originale en chlorures provenant de l'eau de gâchage, du ciment Portland et des adjuvants, doit être soustraite du total afin d'obtenir la concentration de chlorures qui nous intéresse.
Interprétation et signification du résultat des tests
Une méthode de réparation peut être élaborée à partir des deux plus importants tests qui sont: l'inspection visuelle et l'évaluation de l'étendue du délitage. Ces tests fournissent des
renseignements sur la structure, l'état des joints de dilatation et les installations de drainage. L'étendue du délitage, exprimée en pourcentage de la surface totale, constitue une bonne évaluation de l'activité corrosive. Ces deux tests sont essentiels, les autres ne sont effectués qu'au besoin. Par exemple, un examen supplémentaire est indispensable si la chape recouvrant les armatures d'acier ne semble pas assez épaisse.
Si la chape a plus de 3,5 cm d'épaisseur, il faut garder à l'esprit, lors de l'évaluation des résultats, que la corrosion entraîne rarement le délitage; par contre, à moins d'y apporter une protection supplémentaire, les problèmes réapparaîtront après la réparation si l'épaisseur de la chape est inférieure à 2 cm.
Le potentiel de la demi-cellule cuivre-sulfate de cuivre représente un autre bon indicateur de corrosion. Cette dernière est considérée active si la valeur négative du potentiel est supérieure à -0,35 volt; l'effritement devrait se manifester à plus de -0,50 volt. La valeur numérique du potentiel est proportionnelle à l'étendue de la corrosion, mais pas nécessairement à sa vitesse.
Le seuil de la concentration de chlorures au-dessus duquel se produit la corrosion des
armatures d'acier, est de 0,20 p. cent de chlorure par unité de poids de ciment. Cette valeur de concentration équivaut à 0,035 p. cent de chlorure par unité de poids de ciment dans un béton contenant 400 kg/m³ de ciment et possédant une masse volumique de 2 300 kg/m³. La corrosion peut malheureusement survenir en présence d'une concentration plus faible si les conditions sont favorables. Il est rarement utile d'enlever tout le béton corrodé par le sel mais l'installation d'une membrane d'étanchéité efficace peut réduire considérablement la vitesse de corrosion. Tout le béton qui se délite devrait bien sûr, être remplacé.
Stratégies de réparation
S'il y a eu affaiblissement de la structure, la réparation visera en premier lieu à redonner à celle-ci ses caractéristiques initiales. En second lieu, il faudra rétablir l'efficacité fonctionnelle au meilleur coût. Pour ce faire, il faut déterminer la cause de la détérioration.
La détérioration elle-même constitue la preuve que la protection fournie était insuffisante pour les conditions qui prévalaient. Dans bon nombre de cas, le béton n'est pas assez dense, la chape enrobant les armatures d'acier est inadéquate, aucune membrane d'étanchéité n'a été posée ou encore, des installations de drainage inappropriées ont permis la formation excessive de flaques d'eau. Améliorer le drainage peut atténuer la gravité des problèmes. Remplacer la dalle en utilisant un béton de meilleure qualité serait toutefois d'un coût prohibitif.
L'augmentation de l'épaisseur de la chape est également coûteuse et presque impossible à effectuer puisque peu de dalles ont la capacité de supporter une telle surcharge de béton. Le temps d'utilisation de ces dalles, par nature non résistantes, ne peut alors être prolongé qu'en augmentant les mesures de protection.
Une technique efficace pour résoudre ce problème de détérioration à un prix raisonnable est l'installation d'une membrane d'étanchéité. L'ampleur des travaux de réparation et l'apport d'une protection supplémentaire dépendent évidemment des caractéristiques de chacun des cas. La disponibilité de fonds, les pertes financières causées par l'inutilisation du garage, les inconvénients et autres considérations influeront également sur le choix de la méthode de réparation.
Une planification judicieuse comprend les points suivants: 1. la réparation du béton à tous les endroits où il se délite;
2. l'installation d'une membrane d'étanchéité ou d'un recouvrement s'il n'y en a pas; 3. la réparation des joints de dilatation; et
4. toute amélioration nécessaire au système de drainage.
La remise en état des dalles de béton des garages de stationnement s'effectue généralement selon une des trois méthodes suivantes:
1. boucher les fissures des dalles de béton en injectant de l'époxyde et installer une membrane d'étanchéité avec couche d'usure;
2. retirer le béton endommagé et, après avoir nettoyé les armatures d'acier, remplir les cavité de béton. Là encore, une membrane d'étanchéité avec couche d'usure devrait être posée
3. utiliser la méthode précédente mais remplacer la membrane d'étanchéité par un recouvrement de béton dense de 5 cm d'épaisseur. Pour ce faire, il est souvent nécessaire d'enlever le béton existant jusqu'à une certaine profondeur pour réduire le poids de la charge additionnelle de recouvrement.
L'avantage de la première méthode, mieux adaptée pour les réparations touchant à la
structure, provient de la grande résistance du liant d'époxyde (assez coûteux). Les deuxième et troisième méthodes ont été largement utilisées au cours des dernières années, avec succès semble-t-il, mais l'expérience acquise jusqu'à maintenant n'est pas suffisante pour garantir leur durabilité à long terme. Une bonne évaluation est également difficile en raison des
caractéristiques propres à chaque situation. Pour des motifs techniques ou économiques, il sera parfois nécessaire de faire des compromis.
Techniques de réparation du béton
Afin d'éviter des bordures en biseau, tout le périmètre de l'endroit à réparer doit être coupé au moyen d'une scie jusqu'à au moins 15 mm de profondeur; le béton devrait être également taillé en biais, de façon à s'assurer que le matériau de remplissage soit bien ancré. Afin de ne pas endommager les régions avoisinantes et éviter une perte du liant dans le béton en place, il serait préférable de n'utiliser que des marteaux pneumatiques légers ou autres burins. Si l'extraction du béton détérioré libère plus de la moitié du périmètre d'une barre d'armature, il vaut mieux dégager entièrement cette dernière et laisser assez d'espace en-dessous pour assurer une bonne adhérence et un bon enrobage. L'acier doit être nettoyé à fond par décapage au sable. Tous les débris doivent être enlevés et la surface nettoyée de tous les gravillons en utilisant de l'eau ou de l'air comprimé.
Le nouveau béton devrait être compatible avec celui déjà en place. Il devrait contenir un adjuvant entraîneur d'air et la quantité de ciment devrait dépasser 360 kg/m³. Le rapport eau-ciment devrait être inférieur à 0,45 et contenir un adjuvant entraîneur d'air. Un produit de reprise, fait de ciment et de granulats fins à part égale auquel on ajoute de l'eau pour obtenir une consistance crémeuse, devrait être appliqué entre l'ancien et le nouveau béton. Du coulis de ciment modifié au latex ou des produits de reprise à base de résine d'époxyde peuvent être utilisés successivement et appliqués selon les directives du manufacturier.
Inspection et test
Les situations imprévues qui surgissent souvent lors des réparations requièrent du jugement, de l'imagination et de l'expérience. Avant le début des travaux, il n'est guère recommandé de se fier uniquement aux caractéristiques des matériaux et aux normes de mise en oeuvre; on devrait choisir soigneusement l'entrepreneur et, si possible, avoir recours à un expert-conseil indépendant pour l'inspection.
Entretien
Il convient de maintenir les garages intérieurs à de basses températures (au-dessus du point de congélation) et d'y entretenir une bonne ventilation. Les mélanges contenant du sel ne doivent pas y être entreposés. Les dalles doivent être lavées périodiquement et les avaloirs maintenus en excellent état. Le garage doit être inspecté régulièrement après la réparation et si des problèmes surgissent, il faut prendre les mesures nécessaires pour les corriger.
Bibliographie complémentaire
Committee on Parking Structures, American Concrete Institute, Ontario Chapter. Interim Guidelines, Toronto, 1981.
Manning, D.G. and J. Ryelle. Durable Bridge Decks, Ontario Ministry of Transportation and Communications, Report No. RR203, Toronto, 1979.
Transportation Research Board. Durability of Concrete Bridge Decks, National Cooperative Highway Research Program. Synthesis of Highway Practice 57, National Research Council, Washington, D.C., 1979.
