Additifs béton

Adjuvants pour bétons décoratifs

Rôle des adjuvants

Aujourd'hui, selon la norme NF EN 934-2, un adjuvant est un produit sous forme de poudre ou sous forme liquide qui, incorporé au mélange de ciment, de granulat et d’eau lors du malaxage ou juste avant la mise en œuvre, selon un dosage maximum de 5% de la masse de béton, provoque des modifications de différentes caractéristiques du béton à l’état frais ou durci, comme la consistance, le temps de prise, l’étanchéité ou la résistance au gel. L’adjuvant ne peut entraîner d’altération ou de modification des caractéristiques du béton que dans les limites fixées par la norme. Il ne peut en aucun cas altérer les structures du béton et les aciers de précontrainte. Les adjuvants béton se définissent par leur fonction principale et aux modifications qu’ils apportent aux propriétés du béton frais ou durci. Cependant, l’efficacité de cette fonction dépend du dosage et des composants du béton. Les effets secondaires recherchés ou non-recherchés sont possibles. Par exemple, un additif réducteur d’eau peut avoir un effet secondaire de retardateur de prise.

Les différents types d’adjuvant béton

Les additifs pour béton sont classés en différentes catégories selon leur propriétés et leur fonction principale. On peut en déduire trois grandes catégories distinctes d’additif béton: • Les adjuvants modificateur de l’ouvrabilité du béton : plastifiants réducteur d’eau ou superplastifiants ;

• Les adjuvants modificateur de prise et de durcissement : accélérateurs de prise, accélérateurs de durcissement, retardateurs de prise ;
• Les adjuvants modificateur de propriétés particulières: entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydrofuges de masse. Il est à noter ici que les produits de cure (norme NF P 18-370) destinés à protéger le béton d’un durcissement trop rapide entraînant une baisse de résistance mécanique, des fissures ou un poudroiement du granulat, ne sont pas considérés comme des adjuvants. Ils ne font donc pas partie de cette classification. Il en va de même pour les colorants.

Les additifs d’ouvrabilité du béton

Ces adjuvants abaissent le seuil de cisaillement de la pâte et en modifient la viscosité en modifiant le comportement rhéologique des bétons, mortiers et coulis à l’état frais, avant le début de prise. La différence entre les types d’adjuvants de cette famille n’est pas toujours très nette étant donné que les effets recherchés sont très proches et les différences obtenues sont souvent une question de nuances liées aux dosages effectués. Il en existe de deux types :

• Les plastifiants réducteurs d’eau, qui augmentent la résistance mécanique du béton en réduisant la teneur en eau du béton, du mortier ou du coulis. Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de mélamine sulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou naphtalène. La diminution de la teneur en eau entraîne un compactage de la matière et augmente sensiblement sa durabilité, en raison de la diminution des espaces vides après durcissement et évaporation. Cet adjuvant béton est surtout employé dans la fabrication de bétons fermes nécessitant un démoulage rapide et dans les ouvrages exigeant une haute résistance.
• Les superplastifiants, qui provoquent, par ajout de l’additif juste avant la mise en œuvre, un accroissement important de l’ouvrabilité du mélange. Il s’agit souvent de produits de synthèse organique, dérivés de mélamines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabriqués à partir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités, les lignosulfonates. Sur le béton frais, ce type de produit augmente considérablement l’ouvrabilité du mélange pour une même teneur en eau, tout en gardant une très bonne cohésion du béton durci. Les superplastifiants sont surtout utilisés dans la confection de bétons de hautes performances : dallages, revêtements industriel, fondations. Ils sont aussi utilisés très fréquemment dans les structures en béton prêtes à l’emploi.

Les additifs modifiants la prise et le durcissement

Ce sont des produits chimiques modifiant la solubilité des constituants ainsi que leur vitesse de dissolution. Physiquement, cette action se traduit par l’évolution du seuil de cisaillement dans le temps, en fonction de l’adjuvant utilisé. Il en existe de deux types :

• Les accélérateurs de prise et accélérateurs de durcissement , qui diminuent le temps de prise du ciment dans les bétons ou mortiers. Il s’agit assez souvent de dérivés de potasse, de soude ou d’ammoniaque. Selon la norme, ils ne contiennent pas de chlore. Ils sont recommandés notamment pour le bétonnage par temps froid ou pour les décoffrages rapides. Il faut noter que le béton fortement accéléré risque de voir sa résistance légèrement diminuée.
• Les retardateurs de prise, qui, introduits dans l’eau de gâchage, ont pour fonction de retarder le début de prise du ciment dans le béton ou le mortier. Ils sont à base de lignosulfonates, d’hydrates de carbone ou d’oxydes de zinc ou de plomb. Les retardateurs freinent la diffusion de la chaux libérée par l’hydratation du ciment dans le mélange et retardent ainsi la cristallisation. Ils sont très souvent utilisés pour le bétonnage par temps chaud ou en grande masse.

Les modificateurs de propriétés du béton

Certain adjuvants ont pour fonction principale de modifier les caractéristiques du béton. Il en existe de trois types :

• Les entraîneurs d’air, qui retiennent dans la masse une quantité considérable de micro-bulles, réparties uniformément. Ceci à pour effet d'accroître la résistance au gel. Ils sont composés de corps tensio-actifs: lignosulfonates, abiétates de résines, sels d’éthanolamine. Ils sont utilisés principalement pour le béton de voirie.
• Les hydrofuges de masse, qui ont la fonction de diminuer l’absorption capillaire du béton et de le rendre plus étanche. Ceux-ci sont généralement à base d’acide gras et de leurs dérivés. L’efficacité des hydrofuges dépend de la composition et du dosage utilisé, mais ne permet jamais de rendre étanche un mauvais béton qui aurait été mal composé. Ils sont utilisés pour les ouvrages hydrauliques, ainsi que pour les mortiers d’étanchéité.
• Les rétenteurs d’eau, qui régulent l’évaporation de l’eau dans le mélange afin de contrôler son homogénéité et sa stabilité. Composé d’agent colloïdaux ou de dérivés de cellulose, ils sont utilisés pour la confection de mélanges à couler sous l’eau sans délavage ou de mélanges retardés.

L’usage spécifique pour les ouvrages décoratifs

Pour la confection d’ouvrages en béton décoratif, par exemple un escalier d’intérieur, un dallage extérieur, un revêtement mural, des pièces décoratives pour le jardin ou encore des pièces aquatiques, il faut déterminer avec précision les besoins spécifiques de la pièce à réaliser en fonction de son emplacement intérieur ou extérieur et de son usage (simple revêtement décoratif ou revêtement spécifique qui sera soumis à certaines conditions climatique ou d’usure).

Le choix de l’additif est déterminent selon qu’on réalise un revêtement de sol exigeant une haute résistance à l’usure ou un revêtement mural décoratif qui demande un aspect spécifique. En effet, les différentes techniques actuelles de réalisation de béton décoratif (béton imprimé, matricé ou encore le béton coloré), nécessitent l’ajout d’adjuvants mais également de produits de cure ou encore de colorant. Tout ceci demande une composition réfléchie quant aux caractéristiques du béton à obtenir. Il faut également anticiper les besoins spécifiques liés à la mise en œuvre (moulage, coffrage, temps de prise, climat) afin d’obtenir une adéquation parfaite entre l’adjuvant choisi, l’ajout d’autres produits de finition, la composition du béton et la pièce à réaliser.