Processus de carbonatation

Le dioxyde de carbone, CO2, qui est sous forme gazeuse dans l'atmosphère, pénètre dans les pores du béton. Cette pénétration est d'autant plus rapide que le béton est poreux. Mais ce gaz peut se dissoudre dans l'eau interstitielle qui se trouve dans certains pores. Il peut alors réagir avec le ciment et former des carbonates. Cette réaction diminue le pH du béton, jusqu'à une valeur voisine de 9,5.

La carbonatation commence donc à la surface du béton et concerne une certaine épaisseur (dite profondeur de carbonatation) de ce matériau.

 Prévision de la carbonatation

Il est communément admis que la profondeur de carbonatation correspond à une valeur particulière de la teneur en dioxyde de carbone dans le béton. Cette pénétration de la carbonatation correspond ainsi à une diffusion du dioxyde de carbone.

Pour déterminer la diffusivité D de la carbonatation, la profondeur de carbonatation Xc est mesurée à divers âges t. Dans une première approximation, ces grandeurs sont reliées par la loi de FICK qui donne:

Cette approximation n'est pas rigoureuse car la loi de FICK ne convient pas en présence de réaction chimique (ici, de carbonatation). Toutefois, dans la pratique, c'est cette loi qui est utilisée, surtout pour un béton qui est assez âgé.

Ainsi, pour prévoir l'évolution de la profondeur de carbonatation, il faut déterminer D à une date donnée.