Contribution à l'étude du taux de chlorures pour l'amorçage de la corrosion des armatures du béton armé

Contribution à l'étude du taux de chlorures pour l'amorçage de la corrosion des armatures du béton armé PDF Author: Vincent Garcia
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Languages : fr
Pages : 261

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Il est couramment admis que la corrosion des armatures démarre lorsque la teneur en chlorures a atteint une certaine valeur appelée seuil critique en chlorures (Ccrit). Cette variable dépend d'un grand nombre de paramètres et en particulier de la méthode mise en œuvre pour sa détermination. Actuellement, aucune procédure de détermination de la valeur de Ccrit n'a été admise et chaque laboratoire utilise sa propre méthode de détermination. Une partie de ce travail a donc porté sur la mise en place d'une méthode de détermination de la valeur de Ccrit. Cette première campagne d'essai a été effectuée avec des bétons avec ciment Portland en utilisant deux procédures de détermination de la valeur de Ccrit. La pénétration des chlorures a été accélérée par séchage partiel sur l'épaisseur d'enrobage et l'amorçage de la corrosion a été déterminé par une chute de potentiel. En complément des mesures de potentiels de l'acier, des essais de polarisation ont également été effectués. En outre, plusieurs paramètres d'essai ont été étudiés sur la base des deux procédures mises en œuvre. Il a été mis en évidence que ces derniers avaient une influence sur le temps nécessaire pour obtenir une chute de potentiel (durée d'essai). Il a été conclu qu'un séchage en humidité relative et la procédure de pré-corrosion des aciers induisaient des durées d'essai importantes. A l'inverse lorsqu'un séchage en étuve est appliqué avec des aciers tels que reçus, la durée d'essai est considérablement réduite et les résultats sont obtenus dans un délai raisonnable. Cependant, un séchage en température est plus éloigné de la réalité et l'irrégularité du front de chlorures pourrait nuire à la fiabilité des résultats obtenus. Un certain nombre de critères d'acceptation de l'essai ont pu être définis : - une valeur initiale de potentiel minimale dans les premiers jours après immersion dans la solution saline, - un temps minimal pour obtenir la chute de potentiel, - un temps d'attente maximal après détection de l'amorçage..., Ces derniers visent, essentiellement, à limiter la dispersion associée à la procédure afin de rendre compte uniquement de la résistance associée au couple acier/béton. L'utilisation d'additions minérales, telles que les laitiers de hauts fourneaux, en substitution du ciment est devenue une pratique courante ces dernières années, en particulier pour les structures exposées à un environnement agressif en raison de leurs nombreux avantages tel que l'amélioration des résistances mécaniques, la résistance aux agressions chimiques, la faible chaleur d'hydratation, en comparaison avec un ciment Portland. Après avoir été mise en place, la procédure a ensuite été appliquée à des bétons avec différents taux de substitution en laitier et il a été constaté que les critères de détection de l'amorçage de la corrosion définis dans le cas de la formulation avec ciment Portland (chute de potentiel de 150mV, valeur de Rp de 200kohms.cm2 en fin d'essai) n'étaient plus envisageables pour les formulations avec un taux de substitution important. Les principales différences sont : des valeurs de potentiels très négatives (entre -600 et -700mV/SCE) et constantes avec la durée d'immersion (absence de chute de potentiel) et des valeurs de Rp faibles (plus faibles que celles mesurées dans le cas de la formulation après amorçage de la corrosion) y compris en l'absence de chlorures et de traces de corrosion en fin d'essai. Les essais en solution et les premiers résultats obtenus sur les bétons avec additions pouzzolaniques ont permis de confirmer la participation des sulfures dans le processus de corrosion. Ces derniers permettraient d'expliquer notamment les plus faibles valeurs de potentiels obtenues. Le mécanisme précis par lequel les sulfures influencent le comportement électrochimique des aciers reste à déterminer.

Contribution à l'étude du taux de chlorures pour l'amorçage de la corrosion des armatures du béton armé

Contribution à l'étude du taux de chlorures pour l'amorçage de la corrosion des armatures du béton armé PDF Author: Vincent Garcia
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Il est couramment admis que la corrosion des armatures démarre lorsque la teneur en chlorures a atteint une certaine valeur appelée seuil critique en chlorures (Ccrit). Cette variable dépend d'un grand nombre de paramètres et en particulier de la méthode mise en œuvre pour sa détermination. Actuellement, aucune procédure de détermination de la valeur de Ccrit n'a été admise et chaque laboratoire utilise sa propre méthode de détermination. Une partie de ce travail a donc porté sur la mise en place d'une méthode de détermination de la valeur de Ccrit. Cette première campagne d'essai a été effectuée avec des bétons avec ciment Portland en utilisant deux procédures de détermination de la valeur de Ccrit. La pénétration des chlorures a été accélérée par séchage partiel sur l'épaisseur d'enrobage et l'amorçage de la corrosion a été déterminé par une chute de potentiel. En complément des mesures de potentiels de l'acier, des essais de polarisation ont également été effectués. En outre, plusieurs paramètres d'essai ont été étudiés sur la base des deux procédures mises en œuvre. Il a été mis en évidence que ces derniers avaient une influence sur le temps nécessaire pour obtenir une chute de potentiel (durée d'essai). Il a été conclu qu'un séchage en humidité relative et la procédure de pré-corrosion des aciers induisaient des durées d'essai importantes. A l'inverse lorsqu'un séchage en étuve est appliqué avec des aciers tels que reçus, la durée d'essai est considérablement réduite et les résultats sont obtenus dans un délai raisonnable. Cependant, un séchage en température est plus éloigné de la réalité et l'irrégularité du front de chlorures pourrait nuire à la fiabilité des résultats obtenus. Un certain nombre de critères d'acceptation de l'essai ont pu être définis : - une valeur initiale de potentiel minimale dans les premiers jours après immersion dans la solution saline, - un temps minimal pour obtenir la chute de potentiel, - un temps d'attente maximal après détection de l'amorçage..., Ces derniers visent, essentiellement, à limiter la dispersion associée à la procédure afin de rendre compte uniquement de la résistance associée au couple acier/béton. L'utilisation d'additions minérales, telles que les laitiers de hauts fourneaux, en substitution du ciment est devenue une pratique courante ces dernières années, en particulier pour les structures exposées à un environnement agressif en raison de leurs nombreux avantages tel que l'amélioration des résistances mécaniques, la résistance aux agressions chimiques, la faible chaleur d'hydratation, en comparaison avec un ciment Portland. Après avoir été mise en place, la procédure a ensuite été appliquée à des bétons avec différents taux de substitution en laitier et il a été constaté que les critères de détection de l'amorçage de la corrosion définis dans le cas de la formulation avec ciment Portland (chute de potentiel de 150mV, valeur de Rp de 200kohms.cm2 en fin d'essai) n'étaient plus envisageables pour les formulations avec un taux de substitution important. Les principales différences sont : des valeurs de potentiels très négatives (entre -600 et -700mV/SCE) et constantes avec la durée d'immersion (absence de chute de potentiel) et des valeurs de Rp faibles (plus faibles que celles mesurées dans le cas de la formulation après amorçage de la corrosion) y compris en l'absence de chlorures et de traces de corrosion en fin d'essai. Les essais en solution et les premiers résultats obtenus sur les bétons avec additions pouzzolaniques ont permis de confirmer la participation des sulfures dans le processus de corrosion. Ces derniers permettraient d'expliquer notamment les plus faibles valeurs de potentiels obtenues. Le mécanisme précis par lequel les sulfures influencent le comportement électrochimique des aciers reste à déterminer.

Etude du comportement à la corrosion des armatures tendues dans le béton contaminé par des ions chlorure

Etude du comportement à la corrosion des armatures tendues dans le béton contaminé par des ions chlorure PDF Author: Hela Ben Mansour
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Languages : fr
Pages : 4

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La corrosion dans le béton précontraint est considérée parmi les pathologies les plus dangereuses dans le secteur du génie civil. En effet ce phénomène se caractérise par la gravité de ses conséquences économiques et sécuritaires. L'objectif de ce travail consiste à évaluer l'efficacité d'un inhibiteur à base de phosphates Na3PO4.12H2O contre la corrosion des aciers de précontrainte. L'étude a été d'abord menée en milieu synthétique simulant le béton chloruré sur des armatures tendues à 80% Rm, puis d'une part sur des éprouvettes en mortier précontraint conçues à l'échelle laboratoire, et d'autre part en utilisant la technique de cellule de diffusion pour tester l'efficacité de l'inhibiteur à long terme. Les résultats issus de l'étude réalisée dans le milieu simulant ont révélé que la présence des phosphates entraine l'augmentation du seuil critique d'amorçage de corrosion localisée R=[Cl-]/[OH-] jusqu'à la valeur de 5 au lieu de 0,4. Ceci semble être dû à deux actions inhibitrices des phosphates à savoir : la stabilisation de la couche protectrice à base d'oxyde de fer et la formation de composés phosphatés très peu solubles qui bloquent les sites anodiques actifs, augmentant ainsi la résistance de l'acier à la corrosion localisée. L'emploi de Na3PO4.12H2O en tant qu'adjuvant diminue légèrement la résistance à la compression du mortier. Cependant les composés phosphatés provenant de la réaction de l'inhibiteur avec les hydrates de ciment colmatent les pores du mortier et freinent la diffusion des chlorures. Ceci améliore le comportement à la corrosion des armatures enrobées de mortier précontraint. Enfin, lorsque le triphosphate de sodium est utilisé comme inhibiteur migrateur ou comme moyen de prétraitement des armatures, la technique de la cellule de diffusion a montré son efficacité à long terme, grâce à l'augmentation de la période précédant l'amorçage d'une corrosion localisée, où l'armature est en état passif.

Évaluation de l'efficacité inhibitrice de Na3PO4 contre la corrosion des armatures du béton

Évaluation de l'efficacité inhibitrice de Na3PO4 contre la corrosion des armatures du béton PDF Author: Haifa Nahali
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Languages : fr
Pages : 198

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L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'efficacité d'un inhibiteur à base de phosphate, Na3PO4, sur l'amorçage de la corrosion des armatures du béton. L'étude a été réalisée moyennant des méthodes électrochimiques et d'analyse de surface associées à l'émission acoustique et à la technique de la cellule de diffusion. L'évaluation de l'efficacité de l'inhibiteur en milieu simulant le béton a été réalisée en utilisant une nouvelle méthode de prétraitement de l'armature et de suivi de la corrosion. Il apparaît qu'en présence de Na3PO4 le rapport critique [Cl-] / [OH-] d'amorçage de la corrosion par piqûre atteint une valeur (R=15) nettement supérieure à celle sans utilisation de Na3PO4 (R ~ 0,6). L'inhibition est due à la formation d'un film renfermant des composés phosphatés (FePO4, (PO4)2Fe3,8H2O) qui bloque les sites anodiques actifs de l'acier, et augmente de façon significative sa résistance à la corrosion localisée. Pour un rapport R > 15, la dépassivation est liée à la présence d'une forte teneur en chlorure dans le milieu et conduit à terme, à la destruction quasi générale du film formé au préalable sur la surface de l'acier.La technique de cellule de diffusion a permis d'étudier, principalement, la cinétique de diffusion des ions Cl- dans un mortier confectionné sans et avec Na3PO4. La présence du phosphate dans le mortier entraîne une réduction du coefficient de diffusion des ions chlorures, et un accroissement important de la période d'amorçage du processus de corrosion. Enfin, l'inhibiteur adjuvant engendre la formation de nouveaux produits à base de phosphate dans le mortier (principalement : Ca3H2(P2O7)2, H2O et CaHPO4, 2H20). La disparition des hydrates usuels du ciment entraine une légère diminution de la résistance à la compression du béton, et de son module d'élasticité. Néanmoins, la présence de ces composés phosphatés bloque les pores du mortier et freine la diffusion des chlorures. Il s'ensuit une amélioration de la résistance de la corrosion du mortier armé en milieu 3 % NaCl. L'ensemble de ces résultats a montré clairement que cet adjuvant demeure recommandé pour la protection des armatures contre la corrosion en milieu chloruré.

Corrosion des armatures du béton

Corrosion des armatures du béton PDF Author: Jonathan Mai-Nhu
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Languages : fr
Pages : 244

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La maîtrise et l'optimisation de la durabilité des structures en béton et des produits préfabriqués en particulier constituent un enjeu particulièrement important pour l'ensemble des acteurs (maîtres d'ouvrages, maîtres d'œuvres, industriels de la préfabrication). L'objectif des travaux développés dans le cadre de cette thèse de doctorat est de faire le point sur les connaissances actuelles et les besoins vis-à-vis de la tenue des armatures à la corrosion et de renforcer la compréhension phénoménologique de ces mécanismes de dégradation. In fine, ces travaux permettent d'aboutir à l'élaboration d'un modèle permettant d'étudier la pénétration des ions chlorure en conditions hydriques variables ou non, la carbonatation, le couplage des deux mécanismes, et le phénomène de corrosion des armatures en conditions hydriques variables. Une campagne expérimentale permet de caractériser les propriétés mécaniques et physico-chimiques de différents bétons et leur comportement au regard des principaux environnements agressifs pouvant conduire à la corrosion des armatures. L'objectif final de ces travaux réside dans l'élaboration d'un modèle simple et fiable permettant de considérer le couplage de tous les phénomènes importants liés à la durabilité des bétons, de la pénétration des espèces agressives à l'amorçage et à la propagation du phénomène de corrosion des armatures. En première application, le modèle peut être utilisé pour des calculs de durée de vie des ouvrages en béton armé dans un contexte probabiliste, cela en adoptant un critère de quantité de produit corrodé et non pas seulement de dépassivation, il permet alors d'optimiser le dimensionnement des enrobages en prenant en compte les propriétés intrinsèques des matériaux et les conditions environnementales. Cette étude permet de quantifier les gains de durabilité de produits exposés à un risque de corrosion des armatures obtenus en augmentant la compacité du béton, en optimisant les caractéristiques du liant et le process de fabrication.

Etude de la pénétration des chlorures et de l'amorçage de la corrosion en zone saturée et en zone de marnage

Etude de la pénétration des chlorures et de l'amorçage de la corrosion en zone saturée et en zone de marnage PDF Author: Mahfoud Tahlaiti
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Languages : fr
Pages : 163

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La corrosion des armatures est une des causes principales de la dégradation des structures en béton armé en Europe. Plus particulièrement en zones côtières, où les ions chlore, présents dans l’eau de mer, ont clairement été identifiés comme étant l'élément déclencheur du processus chimique menant à la corrosion. Dans ce contexte, la détermination de cette valeur critique d’amorçage de la corrosion et le temps correspondant sont des éléments clés de la prédiction de la duré de vie des matériaux. Dans ce travail, quatre types de bétons armés ordinaires (C15, C22, C4 et C30) ont été placés dans trois environnements différents : une zone de marnage au port de La Rochelle, un simulateur de marnage avec une solution saline (0,5M NaCl) conçu au laboratoire où les conditions d’exposition sont contrôlées et une cellule de migration où un champ électrique a été appliqué afin d’accélérer la pénétration des chlorures. Des mesures électrochimiques (spectroscopie d’impédance électrochimique SIE, potentiel de corrosion et résistance de polarisation) ont été réalisées afin de suivre le processus de transport aboutissant à la corrosion. Une étude de caractérisation des matériaux a été réalisée dans le but de relever les propriétés de transfert de chaque béton. La description morphologique (MEB Microscopie Electronique et EDXA Energy Dispersive X-ray Analysis) de l’interface acier-béton a apporté des compléments sur la microstructure et les mécanismes physico-chimiques mis en jeu. Enfin, un modèle numérique unidimensionnel et multi-espèces de transport des chlorures, basé sur l’équation de Nernst-Planck, a été développé. La réactivité chimique du matériau cimentaire est prise en compte à travers les isothermes d’interaction.

Contribution à l'étude de la corrosion par carbonatation du béton armé

Contribution à l'étude de la corrosion par carbonatation du béton armé PDF Author: Ngoc tru Vu
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Languages : fr
Pages : 183

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La corrosion de l'acier par carbonatation du béton est un phénomène de dégradation majeur des structures en béton armé, qui débute par la dépassivation de l'acier due à l'abaissement du pH de la solution interstitielle, se concrétise par une initiation effective avant de se propager. Nous nous sommes focalisé sur la dépassivation et l'initiation effective. Une large campagne expérimentale a permis de comprendre l'incidence des conditions d'exposition, de la nature des ciments utilisés dans les bétons et des conditions de carbonatation de l'enrobage, sur la dépassivation des armatures et le démarrage effectif de la corrosion. Au total 27 configurations ont été étudiées. Le potentiel libre de corrosion et la résistance de polarisation ont été mesurés au cours de l'expérimentation sur une durée voisine d'une année. Parallèlement, à échéances régulières, les coefficients de Tafel et la masse de produits de corrosion ont été également mesurés. L'ensemble des données a été analysé pour conduire, à partir du calcul des probabilités de bonne ou de mauvaise alarme, aux seuils de détection du démarrage effectif de la corrosion associés aux paramètres électrochimiques ainsi que la masse seuil de produits de corrosion correspondant à cette détection. Alimentée par les résultats des essais de caractérisation des bétons, une simulation numérique par éléments finis du démarrage de la corrosion a été développée permettant de corroborer de façon satisfaisant les résultats expérimentaux.

Contribution à l'étude de méthodes de mitigation de la corrosion de l'acier d'armature dans les ouvrages en béton armé

Contribution à l'étude de méthodes de mitigation de la corrosion de l'acier d'armature dans les ouvrages en béton armé PDF Author: Benoit Chénard
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Languages : fr
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Résumé en anglais

Contribution a l'étude de la corrosion des armatures dans le béton armé

Contribution a l'étude de la corrosion des armatures dans le béton armé PDF Author: L. Carpentier
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Languages : fr
Pages : 55

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Élaboration des revêtements de phosphates de zinc sur armature à béton

Élaboration des revêtements de phosphates de zinc sur armature à béton PDF Author: Florica Lazar
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Languages : fr
Pages : 202

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Dans le génie civil, la durabilité des infrastructures en béton armé est principalement liée à la corrosion des armatures avant ou après leur enrobage de béton. La protection de ces armatures constitue donc un enjeu économique, environnementale et sécuritaire. Dans ce but, cette étude a porté d’une part, sur l’élaboration et la caractérisation de revêtements protecteurs de phosphates de zinc par deux méthodes : conversion chimique (CC) et traitement électrochimique cathodique (TEC) et d’autre part, sur l’étude de leurs comportements à la corrosion dans divers milieux : neutre, alcalin et cimentaire chloruré ou carbonaté. Nos investigations ont permis de : - mettre au point la formulation d’un bain de phosphatation et de réaliser des revêtements ni toxique ni onéreux constitués d’hopeite, de phosphophylite et de zinc. - préciser, en faisant appel aux techniques électrochimiques stationnaires et transitoires, le comportement à la corrosion de l’acier revêtu et l’effet protecteur du revêtement en milieu neutre chloruré ou carbonaté, alcalin (pH =12,6) et très alcalin (pH=13,2) contaminé ou non par des chlorures. - caractériser la réactivité de ces revêtements ainsi que leurs interactions avec le milieu cimentaire vis-à-vis des espèces actives (Cl-) présentes en solution, responsables de l’amorçage et de la propagation de la corrosion des armatures. - montrer que l’application des revêtements de phosphate de zinc est l’un des moyens de protection contre la corrosion du béton armé

Initiation et propagation de la corrosion dans un élément de béton armé

Initiation et propagation de la corrosion dans un élément de béton armé PDF Author: Vincent Lapointe
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Languages : fr
Pages : 116

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La corrosion des aciers d'armatures résultant de la pénétration des ions chlorure est un problème important qui réduit de manière significative la durée de vie des structures en béton armé exposées à un environnement maritime ou à des sels de déglaçage. Ce mémoire présente une étude de l'initiation de la corrosion sur des éprouvettes de mortier armé ainsi qu'une étude du comportement de barres d'armature corrodées. L'objectif général des travaux de maîtrise était d'étudier l'influence réelle de la minéralogie du ciment sur les mécanismes d'initiation de la corrosion des armatures. En plus de contribuer à l'élaboration d'un outil de prédiction de la durée de vie des ouvrages en béton armé exposés à la pénétration des ions chlorure, ce projet a permis de générer des informations permettant aux ingénieurs de la pratique et aux gestionnaires d'ouvrages d'optimiser la formulation des bétons et d'améliorer la durabilité des structures. Le projet était séparé en deux parties. La première partie portait sur l'identification d'une concentration seuil en ions chlorure requise pour initier la corrosion. Les éprouvettes de mortier ont été soumises à des conditions d'expositions contrôlées (cycles de mouillage-séchage). L'évolution de la corrosion a été suivie par des méthodes électrochimiques non-destructives. Les différents facteurs à l'étude ont été le rapport eau sur ciment (e/c), la minéralogie du ciment et le type de préparation des barres d'armature. Les résultats de l'étude de la pénétration des ions chlorure dans les matériaux cimentaires et de sa conséquence sur l'initiation de la corrosion sont présentés. La deuxième partie du projet était d'étudier l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques des armatures. Les résultats de la mise en traction de barres ayant des degrés de corrosion spécifiques sont également présentés. Selon les résultats obtenus, une diminution du rapport e/c et une augmentation de la teneur en C3A ont été deux facteurs favorisant un temps d'initiation de la corrosion plus élevé. De plus, les barres préparées au jet de sable ont offert une meilleure résistance à la corrosion que les barres brossées. En outre, le temps de fissuration des éprouvettes semblaient être indépendant du rapport e/c et de la minéralogie (teneur en C3A). La concentration critique en ions chlorure totaux requise pour initier la corrosion, trouvée au cours de l'étude, a été d'environ 0,3 % en masse de mortier sec ou 1,2 % en masse de ciment. Cette concentration seuil a pu être évaluée avec précision à l'aide d'éprouvettes avec et sans barres. De plus, la concentration critique a semblé indépendante de la teneur en C3A, du type de préparation de barres (brossé ou préparé au jet de sable) et du rapport e/c.