Comportement du béton soumis au feu

Le béton est un matériau qui présente un bon comportement lorsqu'il est soumis à des hautes températures. Et c'est l'une des raisons pour lesquelles il est largement utilisé pour la réalisation des structures porteuses des bâtiments et des ouvrages de génie civil. Malgré ce bon comportement, face à un incendie, les performances du matériau peuvent être plus ou moins affectées en fonction de la température maximale atteinte, de la durée de l'incendie et de la composition du matériau (nature des granulats notamment). L'épaisseur dégradée peut varier de quelques millimètres à plusieurs centimètres. Deux types de désordres peuvent généralement apparaitre : la chute de la résistance mécanique et l'écaillage de surface (Fig. 1).

La chute de résistance mécanique est en relation avec des transformations microstructurales et minéralogiques qui ont lieu au sein du matériau :

	déshydratation de l'ettringite et des silicates de calcium hydratés (C-S-H) en dessous de 100°C,
	transformation de la pâte de ciment qui commence à être importante à partir d'environ 300°C (microfissuration, décohésions pâte-granulats…),
	déshydratation de la portlandite (Ca(OH)2) vers 500°C ,
	transformation du quartz vers 575°C,
	décarbonatation de CaCO3 entre 700°C et 900°C,

La chute de la résistance à la compression commence à être importante à partir d'une température de l'ordre de 300°C. La résistance à la traction et le module d'élasticité décroissent de manière assez continue, dès les faibles températures.

L'éclatement du béton est un phénomène encore à l'étude. Il concerne plus particulièrement les bétons compacts. Il serait dû au développement de pressions de fluides dans la porosité de la pâte de ciment et des granulats et à des contraintes liées à des gradients thermiques. Des études ont montré que l'adjonction d'une certaine quantité de fibres de polypropylène permet de maitriser ce phénomène.

Fig. 2 : Evolution de vitesse des ultrasons dans une carotte prélevée sur une paroi incendiée

Après un incendie, un maitre d'ouvrage se préoccupe souvent de l'état de conservation de la structure, en particulier, l'étendue de la zone fragilisée, dans un but de réparation de la structure. Différents moyens de caractérisation sur site et en laboratoire peuvent alors être mis en œuvre :

	mesure de la dureté de surface au scléromètre,
	mesure de vitesse de propagation des ultrasons (Fig.2),
	mesure de la résistance à la compression sur carottes,
	examen au microscope électronique à balayage (MEB) (Fig. 3), couplé à l'analyse élémentaire par EDS
	analyse thermogravimétrique (ATG),
	un examen de la microfissuration du béton (Fig. 4).

Fig. 3 : Evolution de la microstructure d'un béton exposé à un incendie en fonction de la profondeur. Images MEB sur fractures.

En savoir plus :

Méthodes d'essai des LPC, n° 62 : Présentation des techniques de diagnostic de l'état d'un béton soumis à un incendie.