Au-delà du retrait (Module 1) et de la corrosion (Module 2), le béton est attaqué par trois pathologies internes spécifiques à sa nature chimique : (1) la RAG (Réaction Alcali-Granulat), où des granulats siliceux réactifs gonflent au contact des alcalins du ciment ; (2) la DEF (formation différée d'ettringite), qui apparaît après plusieurs années dans les bétons chauffés au jeune âge ; (3) le gel-dégel, qui détruit la peau du béton par cycles de cristallisation/dilatation de l'eau interstitielle. Ces trois pathologies sont indépendantes des armatures et progressent dans le matériau lui-même. Elles signent leurs dégradations par des fissurations caractéristiques que tout ingénieur structure doit savoir reconnaître au premier coup d'œil.
① RAG (Réaction Alcali-Granulat). Mécanisme découvert par Stanton (1940, Californie).
SiO₂ amorphe (granulats réactifs) + 2 NaOH + Ca(OH)₂ → Na₂CaSiO₄·H₂O (gel expansif)
→ Expansion volumique 0,1 à 0,5 % sur 5-30 ans
Trois conditions nécessaires et suffisantes pour que la RAG démarre :
① Granulats réactifs (silex, calcaires siliceux, quartzites altérées) — essai NF P18-454
② Alcalins en quantité suffisante (Na₂O équivalent > 3,5 kg/m³)
③ Humidité permanente (HR > 80 % en interne, structure non protégée)
Signature visuelle : faïençage en réseau (« map cracking »), fissures de 0,1 à 2 mm dans toutes les directions, avec exsudations gélatineuses sur surface mouillée. Plus visible en zone non armée (massifs barrages, voiles non contreventés, surfaces de quai). Cas réels en France : barrage de Chambon (Isère), pont d'Auzances, certains ponts d'autoroute A7. Réfection lourde requise — pas de réparation efficace, on retarde la progression par imperméabilisation.
② DEF (Delayed Ettringite Formation — formation différée d'ettringite). Pathologie identifiée après les années 1980.
Ettringite primaire (Al₂O₃·3SO₃·H₂O) se forme normalement à l'hydratation du ciment, à T < 70 °C
Si la cure dépasse 70 °C (étuvage, hydratation rapide en pièces massives), l'ettringite se dissout
Quelques années plus tard, en milieu humide, elle se reforme dans des micro-fissures avec expansion volumique
→ Expansion 0,1 à 0,3 % sur 5-15 ans après mise en service
Conditions nécessaires :
① Température de cure ou d'hydratation initiale > 70 °C
② Présence de sulfates dans le ciment (SO₃ > 3 % par ex.)
③ Humidité d'usage permanente
Signature visuelle : fissures longitudinales parallèles aux armatures (l'expansion est gênée par les barres d'armature qui orientent la déformation). Très différente du RAG (map cracking). Cas réels : pont de Cluny (autoroute A6, fissures découvertes 1992), Atlanta-Hartsfield Airport runway (USA). Recommandation EC2 : limiter T < 65 °C pendant cure des massifs en béton.
③ Gel-dégel. Mécanisme physique simple : l'eau interstitielle gèle, augmente de volume de 9 %, exerce une pression sur les parois des pores. À chaque cycle, des micro-fissures s'amorcent et s'étendent.
Pour gel : T < 0 °C, et eau libre dans les pores capillaires
Cycles annuels typiques : 0 (climat méditerranéen) à 150 (haute montagne, climat continental)
Dégradation cumulée selon cycle de Powers + Helmuth
Signature visuelle : écaillage de la peau du béton, perte de matière progressive 0,5 à 5 mm/an en surface exposée. Très différente des deux autres : pas de fissure interne, mais altération de surface. Cas typiques : routes alpines, ouvrages des Vosges, ouvrages d'art Massif central, plateformes haute montagne. Le gel sévère est aggravé par les sels de déverglaçage (NaCl, CaCl₂) qui modifient la pression d'eutectique.
Solutions techniques face aux 3 pathologies :
| Pathologie | Prévention | Réparation |
|---|---|---|
| RAG | Granulats non réactifs (test NF P18-454), Na₂O eq < 3 kg/m³, additions pouzzolaniques | Imperméabilisation, injection sous pression (limite progression). Pas de réparation curative. |
| DEF | T cure < 65 °C, ciments à faible SO₃, désaturation post-cure | Idem RAG, traitement de l'humidité prioritaire |
| Gel-dégel | Béton à entraînement d'air (4-7 % volume vides), E/C < 0,45, granulats non gélifs | Ragréage local, hydrofugation, remplacement enrobage |
Lien avec les autres modules. Ces trois pathologies amplifient l'effet de la corrosion des armatures (Module 2) en créant des chemins préférentiels pour le CO₂ et l'eau. Elles peuvent aussi aggraver le retrait empêché (Module 1) en modifiant le module d'élasticité du béton.