Name: concrete damage from sulfate exposure
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 29 s
Channel: JoVE

Le béton soumis à une attaque de sulfate présente généralement un aspect blanchâtre distinct, souvent d’abord perceptible sur les bords et les coins, avec des fissures et des écaillages ultérieurs.
La fissuration du béton est due à une perméabilité accrue, permettant à l’eau contenant du sulfate de s’infiltrer dans la structure.
Le sulfate infiltré forme du sulfate de calcium et du sulfoaluminate de calcium, qui prennent plus de place, provoquant l’expansion et la rupture du béton durci, entraînant des problèmes tels que le déplacement des murs du bâtiment en raison de la pression latérale exercée par une dalle en expansion.
Le sol ou les eaux souterraines sont la source habituelle de sulfates, tels que les sulfates de sodium, de potassium, de magnésium, d’ammonium et de calcium, qui entraînent des dommages au contact du béton.
Les tests de laboratoire pour la résistance du béton à l'attaque du sulfate impliquent l'immersion ou l'alternance d'échantillons de mouillage et de séchage dans des solutions de sulfate de sodium ou de magnésium ou une combinaison des deux.
L'impact est évalué par la perte de résistance, la dilatation, la perte de poids ou l'examen visuel de l'échantillon.
L'utilisation de ciment résistant aux sulfates ou la réduction de l'hydroxyde de calcium dans la pâte de ciment hydratée et le coulage de béton dense avec un rapport eau-ciment plus faible renforcent la défense du béton contre l'attaque des sulfates.

attaque de sulfate sur le béton

Sulfate Attack on Concrete

L'attaque du béton par les sulfates est un processus de détérioration caractérisé par une décoloration blanchâtre qui débute sur les bords et les coins, accompagnée de fissures et d'écaillages. Ce phénomène se produit lorsque les sulfates réagissent avec les composants du béton durci, formant des composés comme le sulfate de calcium et le sulfoaluminate de calcium qui occupent plus d'espace que les substances qu'ils remplacent, provoquant l'expansion et la rupture du béton.


 Les sulfates provenant de sources telles que le sol, les eaux souterraines ou les effluents industriels pénètrent dans le béton et leur réaction produit du gypse et de l'ettringite. Cette réaction est similaire à celle de la fabrication du ciment, où le gypse empêche la prise instantanée en réagissant avec l'aluminate tricalcique. Cependant, dans le béton durci, cette réaction est indésirable car elle peut entraîner des dommages structurels.


 La résistance aux attaques de sulfates est un aspect critique qui est généralement testé en immergeant des échantillons de béton dans des solutions de sulfates. Cette méthode permet d'observer les changements dans l'échantillon, tels que la réduction de la résistance, l'expansion et la perte de poids. L'inspection visuelle est également un outil précieux pour identifier les dommages. L'utilisation de ciment à faible teneur en aluminate tricalcique, comme le ciment résistant aux sulfates et le ciment mélangé, peut améliorer considérablement la résistance du béton aux attaques de sulfates. La durabilité du béton contre les attaques de sulfates repose également sur l'obtention d'un faible rapport eau-ciment pour une faible perméabilité, un facteur crucial pour réduire la probabilité de dommages.

Attaque de sulfate sur le béton

Le béton soumis à une attaque de sulfate présente généralement un aspect blanchâtre distinct, souvent d’abord perceptible sur les bords et les coins, avec ...

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Permeability of Concrete

Perméabilité du béton

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

concrete damage from sulfate exposure

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace.

Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction also produces gypsum and ettringite, which expand and disrupt the hardened structure.

This process is related to the role of gypsum during cement manufacture. There, gypsum reacts with tricalcium aluminate to help prevent flash set. In hardened concrete, the same kind of reaction becomes harmful and can weaken the structure.

Engineers test sulfate resistance by immersing concrete samples in sulfate solutions. They then look for strength reduction, expansion, and weight loss. Visual inspection is also important because surface changes can help reveal damage.

Concrete can resist sulfate attack better when it uses cement with low tricalcium aluminate content. Sulfate-resisting cement and blended cement are both useful options. A low water-cement ratio also helps by lowering permeability, which reduces the chance of sulfate damage.

Concrete Damage from Sulfate Exposure

permeability of concrete

Concrete Durability and Water Penetration

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures. Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady...

sulfate attack on concrete

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace. Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction...

effect of sea water on concrete

Seawater Damage and Concrete Durability

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material. One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the...

acid attack on concrete

Concrete Damage from Low pH Water

Concrete damage from low pH water happens when acids react with the hydrated cement paste. This reaction dissolves the paste, so the concrete becomes softer and weaker. The problem is often seen in chimneys, sewers, and industrial settings. The amount of damage depends on how acidic the water is. When pH falls below 6.5, the attack becomes more severe. A pH below 4.5 can cause major concrete damage. The rate of damage also depends on how fast hydrogen ions move through the cement gel. This...

alkali aggregate reaction in concrete

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete. The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause...

corrosion of reinforcement

Why Concrete Can Fail Around Rebar

Steel reinforcement in concrete can corrode when its protective environment changes. Fresh concrete is highly alkaline because of calcium hydroxide, with a pH of about 13. That high pH helps form a passive iron oxide layer on the steel surface, which slows corrosion. Over time, carbonation, chloride ingress, and cracking can weaken this protection. Concrete contains hydrated cement paste with salts, and it acts as an electrolyte. Different areas of the steel then behave as anodic and cathodic...

key terms and concepts

Learn how sulfate exposure damages concrete, causes whitening, cracking, and spalling, and how resistance is tested and improved with low-permeability cement.

Concrete Damage from Sulfate Exposure | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

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Concrete Damage from Sulfate Exposure

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