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Ouvrages en béton > Teintes et textures des parements
Teintes des parements
La teinte est apportée par les composants du béton. Chaque constituant : ciment, sables, fines, pigments, granulats de couleurs complémentaires ou opposées, a une influence sur l’aspect final. Gris ou blanc, le ciment, mélangé aux éléments les plus fins du sable, donne au béton brut sa teinte de fond. Celle-ci peut être modifiée par l’ajout de pigments. Dans le cas des bétons traités (bétons désactivés, par exemple), la couleur des plus gros éléments (les granulats) influence aussi la teinte du béton. Les granulats sont mis en valeur par le traitement, qui suivant son intensité, les rend plus ou moins visibles.
La teinte dépend :
- de la grosseur des grains en surface, les gros grains réfléchissant moins de lumière que les petits ;
- du serrage des grains en surface;
- de la saturation en eau des pores du béton à proximité de la surface du béton.
La teinte des parements est définie par trois composantes :
- la luminance (L*), composante principale qui représente le taux de lumière réfléchie par le béton (la luminance est fonction de la granulométrie, plus la finesse augmente, plus l’impression résultante est une augmentation de clarté dans une couleur donnée) ;
- deux composantes chromatiques (a et b) qui caractérisent une couleur dominante.
Ces grandeurs sont mesurables à l’aide d’un colorimètre. Elles permettent de caractériser de manière pertinente les fluctuations de teinte des parements en béton. La valeur de luminance positionne la mesure entre le blanc (L* = 100) et le noir (L* = 0). La teinte d’un parement est appréciée par référence à une échelle de gris (pouvant aller du blanc au noir) ou des nuanciers de teintes. Un degré de l’échelle des gris correspond à environ 10 points de l’échelle de luminance.Le fascicule de documentation P 18-503 propose une échelle des gris utilisable pour contrôler ou évaluer la régularité de teinte des bétons, en particulier les écarts de teinte par rapport à la teinte moyenne. Elle comprend sept niveaux de gris que l’utilisateur peut comparer à la teinte du parement. Chaque niveau de qualité de la teinte « T » est défini par deux valeurs qui caractérisent les écarts admis sur l’échelle des gris par rapport à la teinte moyenne respectivement entre deux zones adjacentes de teintes différentes et entre deux zones éloignées de teintes extrêmes. Par exemple, le niveau de qualité T (3) correspond à un écart admissible entre deux zones adjacentes d’un degré par rapport à la teinte moyenne et un écart admissible entre deux zones éloignées de deux degrés par rapport à la teinte moyenne.
Textures des parements
La texture des parements représente l’état physique de la surface, en particulier la rugosité. Elle peut aussi être extrêmement variée. Elle résulte à la fois des reliefs des moules, des techniques de démoulage, des traitements (de lissage, de profilage, de lavage) appliqués sur le béton frais, ou des traitements de surface appliqués sur les bétons durcis (désactivation, sablage, grésage, etc.). Dans le cas des traitements de lavage ou de désactivation, elle dépend aussi en grande partie de la composition granulaire du béton (dimensions, proportions et formes des gravillons).Le fascicule P 18-503 propose aussi une échelle de degré de bullage qui permet de caractériser la texture d’un parement selon trois critères :
- l’aspect général caractérisé par un bullage moyen réparti sur l’ensemble de la surface considérée;
- les zones de bullage concentré;
- les défauts localisés.
Facteurs influençant la teinte des parements
La qualité de la teinte d’un parement ne résulte pas de l’application de recettes simples. Elle repose sur la maîtrise d’un ensemble de paramètres liés à la formulation du béton (régularité des matières premières utilisées, précision des dosages), à sa fabrication et sa mise en oeuvre (bétonnage, vibration), aux caractéristiques du coffrage, de la peau coffrante et du produit démoulant et aux conditions climatiques et météorologiques (température, humidité) lors de la réalisation de l’ouvrage et les jours suivants.
Constituants des bétons
La teinte des bétons est apportée par celle de ses constituants, elle peut varier du gris aux couleurs les plus soutenues ou les plus pastels et à l’inverse aller jusqu’au blanc le plus lumineux. En sélectionnant les constituants en conformité avec les normes en vigueur (les sables, les granulats, les ciments gris ou les ciments blancs et les pigments), on obtient une palette quasi illimitée de couleurs : jaune, ocre, rouge, brun, marron, noir, vert, bleu… et de combinaisons de teintes.
La teinte des bétons bruts de démoulage est essentiellement influencée par les constituants les plus fins du béton: ciments, fines du sable, fines correctrices, particules ultrafines (telles que les fumées de silice) et pigments. La teinte des bétons traités est fonction principalement de la couleur des gros granulats tels que les gros grains de sable et les gravillons.
Les bétons peuvent être confectionnés avec des ciments gris ou des ciments blancs conformes à la norme NF EN 197-1. Le choix de la teinte du ciment est guidé par le type de parement à réaliser et la teinte finale recherchée.
Le ciment blanc est utilisé pour réaliser les bétons blancs et en général les bétons colorés (en utilisant des pigments de coloration) ou les bétons clairs voire très clairs (en utilisant des granulats de teinte claire, sables naturels de couleur beige, ocre, rose, etc.). Il met en valeur les sables et les granulats utilisés.
Ce sont donc les éléments les plus fins (fines et sables d’un diamètre inférieur à 0,4 mm), avec le ciment, qui vont déterminer la teinte de fond des bétons.
La coloration et la teinte générale des bétons peuvent être obtenues en utilisant des pigments naturels ou de synthèse qui offrent une palette étendue de teintes : jaune, brun, rouge, ocre, noir, vert, bleu, etc. Ils sont ajoutés en faible quantité dans le béton. Leur dosage, exprimé en pourcentage du poids du ciment, est compris entre 0,5 % et 2 % pour les teintes pastel ou claires, et entre 2 % et 5 % pour les teintes vives. Selon le résultat recherché ils sont associés à du ciment blanc ou du ciment gris.
Les aspects des parements en béton sont directement liés aux conditions de développement de la zone de peau correspondant à l’interface bétoncoffrage. Les caractéristiques physico-chimiques de cette zone particulière sont essentiellement gouvernées par la quantité, la nature et l’homogénéité de répartition des éléments fins qui vont la constituer.
Les granulats contribuent aussi à la teinte des parements. Ils sont mis en valeur en fonction du traitement de surface appliqué. La teinte des bétons ayant subi un traitement de surface (béton lavé, béton désactivé, béton bouchardé, béton poli) est liée à la couleur des gravillons et des gros grains de sable.
La teinte du mortier peut s’harmoniser avec celle des granulats ou au contraire créer un contraste faisant ressortir la couleur des gravillons. Le traitement de surface peut aussi faire apparaître, de façon plus ou moins marquée, la teinte des grains fins du sable ou celle des gros grains. La taille et la forme des granulats ont aussi un impact déterminant sur la texture des bétons traités. La granulométrie doit donc être compatible avec l’aspect recherché.
Le choix de leurs caractéristiques (roulés ou concassés, teinte, dimensions) est donc déterminé par l’ensemble des contraintes mécaniques, physico- chimiques et esthétiques. La dureté des granulats doit être adaptée aux traitements de surface.
| Nature minéralogique des granulats | Teintes |
|---|---|
| Calcaires durs | Noir, bleu, rose, beige, blanc, vert |
| Granites | Jaune, rose, gris, vert |
| Basaltes | Noir ou bleu-noir |
| Grès | Gris, rouge, beige |
| Diorites | Bleu ou rose |
| Quartzites | Rose, gris, blanc |
| Silex | Beige ou bistre |
| Tableau 19 : teintes des granulats en fonction de leur nature minéralogique | |
Formulation des bétons
La formulation des bétons influe directement sur ses performances mécaniques, mais aussi sur la qualité et la teinte des parements. La teinte des bétons peut varier en fonction de nombreux paramètres de formulation, en particulier :
- le rapport (E/C) : plus ce rapport est élevé, plus le béton s’éclaircit ;
- le rapport G/S;
- la teneur en éléments fins (éléments inférieurs à 80 µm), les éléments fins ont une influence importante sur la structure de la peau du béton et donc sur sa teinte;
- le dosage et la finesse du ciment.
Fabrication et mise en oeuvre des bétons
La teinte des bétons peut varier aussi en fonction de la régularité des constituants, de la fabrication, et de la mise en oeuvre ainsi que des conditions climatiques (température, hygrométrie) lors des premières heures suivant le décoffrage. La vibration du béton a aussi une influence sur sa teinte.
Conditions de maturation
De nombreux paramètres interviennent sur les conditions de maturation du béton et donc sur sa teinte finale :
- la température du béton;
- la température extérieure;
- l’hygrométrie ambiante;
- la ventilation;
- l’échéance de décoffrage.
Le temps nécessaire entre le coulage et le décoffrage varie en fonction de la géométrie du parement, de la composition du béton et de la température extérieure. Après décoffrage, la surface doit être protégée contre la dessiccation (déshydratation du béton en surface) par un traitement de cure qui permet de maintenir l’eau nécessaire à l’hydratation du ciment.
Trois grandes familles de paramètres influencent les qualités d’aspect des parements :
- les paramètres de formulation;
- les paramètres de mise en oeuvre;
- les paramètres de maturation et de décoffrage.
| Formulation du béton | Choix des constituants Conformité aux normes de référence Nature et couleur du ciment Dosage en ciment Rapport E/C et quantité d’eau Dimensions des granulats Couleur des granulats Teneur en fines (quantité minimale à respecter) Adjuvants Pigments de coloration Caractéristiques du béton frais |
| Mise en oeuvre du béton | Régularité de fabrication du béton Consistance du béton frais Temps de transport et d’attente du béton Contrôle de réception Coffrage – structure coffrante Nature de la peau coffrante Porosité du coffrage Moules et matrices de coffrage Produits démoulants Méthode de mise en oeuvre: pompage, benne… Qualité de la mise en oeuvre Hauteur de chute du béton Méthode de vibration Méthode de cure |
| Conditions de maturation et de décoffrage | Protection du béton Température Hygrométrie et ventilation Échéance de décoffrage Protection après décoffrage |
| Tableau 20 : les paramètres à maîtriser | |
Facteurs influençant la texture des parements
La texture de la surface des bétons résulte à la fois des reliefs, des moules, des techniques de démoulage, des traitements appliqués sur le béton frais ou sur le béton durci (sablages, grésage, etc.). Elle dépend aussi en grande partie de la composition granulaire du béton (dimensions, proportions, nature et forme des granulats).
Composition du béton
Plusieurs paramètres liés à la composition du béton peuvent avoir un impact sur sa texture finale :
- la consistance lors de la mise en oeuvre;
- le type d’adjuvants utilisés (plastifiants-réducteur d’eau, superplastifiants, entraîneur d’air, etc.) ;
- la sensibilité de la formulation aux variations de dosage des constituants (ces variations ayant une incidence sur la ségrégation et la porosité).
Coffrages
Une propriété essentielle du béton est son aptitude à épouser la forme dans laquelle on le coule lorsqu’il est à l’état frais. Le béton va ensuite conserver la mémoire du coffrage ou du moule qui l’a généré. Le coffrage va donc déterminer la forme et l’aspect du parement et contribuer à la qualité du béton durci.Il existe une grande variété de matériaux pour réaliser les coffrages ou les moules : acier, bois massif, bois sablé, raboté, bakelisé, contreplaqué, matière plastique, polystyrène, etc. Le choix du matériau est fonction de la complexité de la géométrie de l’ouvrage à réaliser et du nombre de réemplois possibles.
Le matériau utilisé pour les coffrages, sa texture et la dimension des éléments de coffrage jouent un rôle déterminant sur la qualité et l’aspect des parements.
Les coffrages doivent être étanches et propres. Ils nécessitent une préparation soigneuse pour leur positionnement, leur mise à niveau et l’assemblage des divers éléments et leur stabilité. Après nettoyage, le produit démoulant doit être appliquée uniformément sur toute la surface.
La peau du coffrage est en contact direct avec le béton, c’est le « négatif » du parement à réaliser, c’est elle qui va lui donner son aspect définitif en lui laissant son empreinte. Le choix de la peau coffrante est donc fonction de l’état de surface que l’on veut obtenir.
Produits démoulants
La qualité finale du parement dépend aussi des produits démoulants utilisés pour la lubrification des coffrages, car l’aspect du parement est lié à l’interface béton/coffrage. Le choix d’un produit adapté et la qualité de son application conditionnent, en particulier l’homogénéité de la texture du parement et l’absence de bullage.
Les produits démoulants doivent être choisis en fonction de la nature du coffrage ou du moule utilisé et de leur comptabilité avec les peaux coffrantes. Ils doivent être appliqués de manière homogène sur l’ensemble du coffrage, sur une surface propre, en couche très mince d’épaisseur uniforme avant la mise en place des armatures. Ils sont appliqués à la brosse ou par pulvérisation en film mince.
| Coffrage | Nature de la peau coffrante (notamment porosité) Assemblage des panneaux de coffrage Étanchéité du coffrage Rigidité et respect des tolérances dimensionnelles Nombre de réemplois Qualité du nettoyage Entretien des peaux coffrantes entre chaque emploi Condition de rotation des coffrages en fonction des cycles de coulage Entretien des coffrages |
Produit démoulant | Qualité de l’application Nature du produit démoulant |
| Tableau 21 : les paramètres à maîtriser | |
Mise en oeuvre et vibration des bétons sur chantier
La vitesse de remplissage du coffrage doit être suffisante et constante pour assurer l’homogénéisation entre les couches successives. La hauteur de chute ne doit pas excéder 80 cm à 1 m, afin d’éviter la ségrégation du béton au travers des armatures et un entraînement d’air occlus en trop forte quantité. Le béton ne doit pas être déversé contre les parois du coffrage.
La vibration du béton a pour but de mettre en mouvement les granulats et la pâte de ciment afin qu’ils trouvent un état d’équilibre en s’imbriquant les uns dans les autres. Elle permet de rendre le béton plus compact et donc de lui conférer ses propriétés physiques et mécaniques. Elle doit être la plus régulière et uniforme possible afin d’éviter tout phénomène de ségrégation. Un changement dans les conditions de vibration peut avoir des répercussions sur la texture. Le type, le nombre d’aiguilles à utiliser, leur diamètre, la fréquence et la durée de vibration doivent être préalablement déterminés en fonction de l’épaisseur de l’élément à réaliser.
Les aiguilles doivent être introduites dans les cheminées de vibration prévues à intervalles réguliers entre les armatures en fonction de leur rayon d’action, en veillant à ce que les intervalles se chevauchent partiellement. Elles ne doivent en aucun cas toucher les armatures ou le coffrage. Il est essentiel de disposer d’un plan de déversement soigneusement étudié et de bien convenir avec la centrale à béton des cadences de transport et de la continuité des livraisons.