Qu'est-ce que le délaminage du béton ?

Un délaminage est une fissure horizontale dans le béton située au niveau ou au-dessus de la couche supérieure d’armatures. Le béton situé au-dessus de la fissure reste en place jusqu’à ce que la couche fissurée se détache.

Cette page traite des chaussées en béton et en enrobé. Elle explique comment un délaminage se forme et en quoi il diffère d’une épaufrure. Elle traite aussi des outils qui le détectent et de la manière dont les documents d’aérodrome emploient le mot.

Délaminage, épaufrure et décollement

Les trois termes désignent des stades ou des emplacements différents :

• Délaminage. La fissure se trouve à l’intérieur du béton. La surface peut paraître saine.
• Épaufrure. Le béton fissuré se détache. L’épaufrure est le stade ultérieur.
• Décollement (debonding). Deux couches n’adhèrent plus, par exemple une couche de recouvrement et la dalle située dessous. La norme ASTM D4580 avertit que, sur une couche de recouvrement en béton, une zone qui sonne comme délaminée peut être un défaut d’adhérence entre la couche de recouvrement et le tablier.

Formation dans le béton armé

La FHWA décrit quatre étapes de détérioration induite par les chlorures :

1. Les chlorures atteignent l’acier et la corrosion commence.
2. Les contraintes dues à la corrosion dépassent la résistance en traction du béton, et des fissures se forment.
3. Les fissures parallèles à la surface forment un délaminage, souvent au niveau des armatures.
4. Des fissures inclinées atteignent la surface. Les cycles de gel et de dégel, ainsi que le trafic, détachent ensuite les parties fissurées. C’est une épaufrure.

Les produits de corrosion occupent trois à six fois le volume de l’acier d’origine. C’est cette contrainte qui fissure le béton. Les fissures laissent aussi l’eau et les chlorures atteindre l’acier plus vite.

Comment les inspecteurs le détectent

Un délaminage n’est souvent pas visible en surface, si bien que les inspecteurs utilisent des outils qui détectent ce qui se trouve dessous. Chaque méthode a ses limites.

Traînage à chaîne et sondage au marteau

L’inspecteur traîne une chaîne sur la surface, ou la frappe avec un marteau ou une tige d’acier. Le béton sain donne un son clair. Le béton délaminé donne un son sourd et creux. Ce son creux provient des oscillations de flexion de la couche fissurée. La FHWA indique que le traînage à chaîne est un moyen rapide de trouver l’emplacement approximatif. Le marteau est lent, mais précis pour les limites. Les deux dépendent du jugement de l’inspecteur, et une couche de recouvrement réduit leur efficacité.

La norme ASTM D4580 couvre trois procédures : un appareil électromécanique monté sur chariot, le traînage à chaîne et la percussion rotative. La méthode n’est pas destinée aux tabliers à couche d’enrobé. Le bruit de la circulation, les vibrations et l’humidité influencent le résultat, et la méthode ne doit généralement pas être utilisée sur du béton gelé.

Thermographie infrarouge

Un délaminage agit comme un isolant. Au soleil, la zone située au-dessus s’échauffe plus vite et devient plus chaude que le béton sain. Quand l’air se refroidit au coucher du soleil, la zone se refroidit plus vite. La FHWA décrit le même phénomène sous forme de points chauds le jour et de points froids la nuit. La norme ASTM D4788 décrit un scanner infrarouge monté sur véhicule pour les tabliers nus et recouverts, avec des couches de recouvrement d’une épaisseur allant jusqu’à 4 in (100 mm).

Les limites sont claires. La méthode exige un écart de température d’environ 0,5 °C. Les zones humides, les ombres et les débris ne peuvent pas être inspectés. Elle donne la zone dans le plan, mais pas la profondeur, et des carottes confirment la profondeur. La norme ASTM D4788 ne comporte pas d’énoncé de fidélité et de biais, elle ne peut donc pas servir de base pour accepter ou refuser un matériau.

Géoradar

Le radar ne détecte un délaminage ou un vide que s’il contient une quantité notable d’air ou d’eau. Dans une étude de la Florida DOT, l’infrarouge a détecté les délaminages existants. Le radar a détecté un mélange de délaminages et de conditions qui les précèdent. Il s’agit de la contamination aux chlorures et de l’activité de corrosion. Les sels présents dans le béton et le treillis d’acier en surface peuvent dégrader le signal.

Écho d’impact

L’écho d’impact détecte les délaminages et les décollements dans les dalles et les couches de recouvrement. Un délaminage grand et peu profond abaisse la fréquence de résonance. Un délaminage profond l’élève. La méthode exige du personnel formé, et la gravité n’est indiquée qu’approximativement.

Quel outil est le meilleur

Aucun outil unique ne règle tous les cas. Les normes ASTM D4580 et ASTM D4788 indiquent toutes deux que leurs résultats peuvent être complétés par d’autres méthodes. Le WisDOT confirme les constats infrarouges en sondant les zones suspectes et en prélevant des carottes. L’Indiana a comparé plusieurs méthodes sur des tabliers de pont (JTRP 2022/31). L’étude recommande l’infrarouge aérien comme premier criblage. L’infrarouge monté sur véhicule balaie ensuite les tabliers présentant un délaminage important, et l’écho d’impact s’est révélé fiable et reproductible à l’échelle du projet.

Drones et délaminage

Une étude publiée a testé une caméra infrarouge de drone à faible coût sur deux tabliers de pont et une dalle d’essai. La caméra a localisé des délaminages suspects sur les tabliers, avec des résultats comparables à ceux d’une caméra de qualité recherche. Sur la dalle d’essai présentant un délaminage simulé, la détectabilité maximale était d’environ 70 à 72 %. Un drone peut balayer une grande surface sans fermeture de voie, mais l’infrarouge ne donne toujours pas la profondeur. Cette page n’a trouvé aucun test de ce type sur du béton d’aérodrome. Pour ce qu’un relevé de piste par drone permet de résoudre, voir l’article sur le relevé à faible coût de la surface d’une piste.

Délaminage sur les chaussées d’aérodrome

L’AC 150/5320-6G de la FAA indique que les aéroports utilisent les chaussées en béton armé dans une mesure limitée. Le processus de corrosion décrit ci-dessus ne s’applique qu’aux dalles armées. Les documents d’aérodrome utilisent le mot pour d’autres défauts :

• Écaillage d’une dalle en béton. Le manuel PAVER de la FAA indique que l’écaillage se présente généralement sous forme de délaminage ou de désagrégation de la surface de la dalle. Il énumère parmi les causes un surfaçage excessif, l’ajout d’eau, l’absence de cure et un mauvais entraînement d’air.
• Eau de ressuage sous la surface du béton neuf. Une fiche technique de la FHWA sur la cure indique que l’eau de ressuage qui remonte peut être piégée sous une couche de surface finie trop tôt. L’eau de ressuage qui remonte après l’application d’un produit de cure peut rompre la membrane et former une lentille qui provoque une épaufrure ou un délaminage. Le ressuage s’arrête généralement vers la prise initiale. Dans les chaussées réalisées au coffrage glissant, le finissage se termine avant, si bien que le ressuage peut se poursuivre lorsque le produit de cure est appliqué.
• Couches d’enrobé décollées. Une mauvaise adhérence entre les couches provoque des fissures de glissement (AC 150/5380-6C). Une couche de surface mince laissée après le fraisage peut se délaminer sous le trafic de chantier. L’AC 150/5370-10H avertit qu’un risque de délaminage existe chaque fois que la profondeur de fraisage est à peu près égale à l’épaisseur de la couche mise en place. Le géoradar peut étudier le délaminage entre les couches. Une étude présentée lors d’une conférence de la FAA a détecté un décollement à 40 à 70 mm de profondeur par thermographie infrarouge. Le caoutchouc sur la piste a rendu le décollement plus difficile à identifier.

L’épaufrure des joints et l’épaufrure d’angle sont des défauts différents. Ils correspondent à la dégradation du bord ou de l’angle de la dalle au niveau d’un joint.

Que faire

Un constat issu du sondage ou de l’infrarouge est une carte des zones suspectes. Des carottes confirment la profondeur. La FHWA, dans ses indications sur les réparations partielles en profondeur des chaussées en béton, donne les étapes de la réparation elle-même :

1. Repérer le béton non sain par sondage à la tige, au marteau ou à la chaîne.
2. Tracer les limites. Utiliser une longueur minimale de 12 in (300 mm) et une largeur minimale de 4 in (100 mm).
3. Enlever le béton non sain et sonder le fond pour trouver les zones faibles.
4. Passer à une réparation pleine profondeur si des goujons apparaissent, ou si l’équipe doit continuer à piquer pour trouver du béton sain.