Name: seawater damage and concrete durability
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 22 s
Channel: JoVE

Les structures en béton exposé à l’eau de mer connaissent la dissolution des cristaux en forme d’aiguille d’ettringite et de gypse, augmentant la porosité et réduisant la résistance.
À l'inverse, la dilatation peut se produire en raison de la pression de la cristallisation du sel dans les pores du béton au-dessus de la ligne de flottaison.
Cependant, la solution saline peut monter à travers le béton par capillarité, et des dommages se produisent, indiquant la criticité de la perméabilité du béton.
Le béton dans les zones de marée se dégrade considérablement en raison des cycles humides et secs constants, tandis que le béton immergé est moins affecté.
Les dommages causés par l’eau de mer au béton sont réduits lorsque les pores se bouchent avec de l’hydroxyde de magnésium et bloquent l’entrée.
L’hydroxyde de magnésium est formé avec le gypse à partir de la réaction du sulfate de magnésium dans l’eau de mer avec l’hydroxyde de calcium dans le béton.
Parfois, l’eau de mer peut endommager le béton en absorbant du sel, entraînant la fissuration du béton autour de l’armature corrodée.
Pour résister à l’eau de mer, le béton armé a besoin d’une couverture de 2 à 3 pouces pour le renforcement et d’un béton plan bien compacté avec 600 lb/yd³ de ciment au-dessus et 500 lb/yd³ sous la ligne de flottaison.

effet de l'eau de mer sur le béton

Effect of Sea Water on Concrete

Le béton exposé à l'eau de mer peut subir des dégradations telles que la dissolution de l'ettringite et du gypse, augmentant la porosité du matériau et diminuant sa résistance. En revanche, la cristallisation des sels dans les pores du béton peut provoquer une dilatation, notamment au-dessus de la ligne de flottaison où se produit l'évaporation. Néanmoins, cette dilatation ne se produit que lorsque l'eau de mer, rendue possible par la perméabilité du béton, parvient à s'infiltrer dans la structure.


 Le béton dans les zones entre les lignes de marée, qui subissent des cycles réguliers d'humidification et de séchage, est particulièrement exposé et a tendance à se dégrader plus sévèrement que les zones qui restent submergées en permanence. Les dommages causés par l'eau de mer sont quelque peu atténués par le dépôt d'hydroxyde de magnésium, qui se forme dans le béton par la réaction du sulfate de magnésium avec l'hydroxyde de calcium, ce qui entraîne l'obstruction des pores et une réduction de la porosité.


 En plus des effets chimiques, le béton en milieu marin peut également subir des dommages physiques dus au gel, à l'action des vagues et à l'abrasion. Ces dommages physiques peuvent aggraver les effets de la détérioration chimique, en particulier lorsque les sels absorbés par le béton contribuent à la corrosion de l'acier d'armature.


 Pour éviter les dégâts causés par l'eau de mer, des mesures similaires à celles utilisées contre les attaques de sulfates sont recommandées. Il s'agit notamment d'utiliser un béton à faible perméabilité et d'assurer une couverture adéquate d'au moins 5,08 à 7,62 centimètres sur les barres d'armature. Une teneur en ciment de 360 kilogrammes par mètre cube au-dessus de la ligne de flottaison et de 300 kilogrammes par mètre cube en dessous, ainsi qu'un rapport eau-ciment ne dépassant pas 0,40 à 0,45, sont recommandés. De plus, il est essentiel d'obtenir un compactage complet du béton et d'exercer un savoir-faire précis dans les joints de construction pour améliorer la durabilité du béton contre les attaques de l'eau de mer.

Effet de l'eau de mer sur le béton

Les structures en béton exposé à l’eau de mer connaissent la dissolution des cristaux en forme d’aiguille d’ettringite et de gypse, augmentant la porosité et réduisant ...

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TERMES ET CONCEPTS CLÉS

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 waterline where evaporation is stronger, and that crystallization can force the concrete to expand.

That expansion only happens when seawater gets into the concrete through its pore system. Concrete in the tidal zone, where it is repeatedly wet and dried, is often damaged more than concrete that stays fully submerged. Seawater attack is partly reduced when magnesium hydroxide forms inside the concrete. It forms from the reaction of magnesium sulfate with calcium hydroxide and can clog pores, which lowers porosity.

Marine concrete can also be harmed by physical forces such as frost, wave action, and abrasion. These effects can make chemical damage worse. Salt that enters the concrete may also help corrode reinforcing steel, which weakens the structure even further.

Protection starts with low-permeability concrete, so seawater has a harder time entering the structure. Recommended practice also includes at least 2 to 3 inches of concrete cover over reinforcement bars. A cement content of 600 pounds per cubic yard above the waterline and 500 pounds per cubic yard below, along with a water-cement ratio no higher than 0.40 to 0.45, helps improve durability. Good compaction and careful construction joints are also important.

Seawater Damage and Concrete Durability

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

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 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 seawater weakens concrete through salt attack, porosity, and steel corrosion, and how low-permeability mixes help protect marine structures.

Seawater Damage and Concrete Durability | 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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Seawater Damage and Concrete Durability

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