Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le béton armé est le matériau de construction le plus répandu dans le monde. Le processus de corrosion est un phénomène électrochimique qui se produit au sein du béton. Il a lieu à la suite de la carbonatation du béton d'enrobage et/ou de la pénétration des ions chlorures.
Pour améliorer la durabilité des ouvrages en béton armé, il est donc nécessaire d’allonger la période d'amorçage de la corrosion en utilisant des bétons peu perméables et un enrobage suffisant. Les méthodes de diagnostic des ouvrages permettent de quantifier l’état de dégradation dû à la corrosion.
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Reinforced concrete is the main building material in the world. The corrosion of rebars is an electrochemical process that occurs within the concrete. It occurs as a result of carbonation of concrete cover and/or penetration of chloride ions.
To improve the durability of reinforced concrete structures, it is necessary to extend the period of initiation of corrosion using low permeability concrete and adequate cover. Diagnostic methods makes possible to quantify the state of degradation due to corrosion.
Auteur(s)
-
Bruno CAPRA : Agrégé de Génie Civil - Docteur de l’École Normale Supérieure de Cachan - Responsable Scientifique, OXAND (Avon, France)
INTRODUCTION
Le béton armé est aujourd'hui le matériau de construction le plus répandu dans le monde. Si le béton a la capacité d'empêcher la corrosion des armatures, encore faut-il connaître à quelles conditions.
La corrosion des armatures a lieu à la suite de la carbonatation du béton d'enrobage et/ou de la pénétration des ions chlorures. Le processus de corrosion est un phénomène électrochimique qui se produit au sein du béton. La détérioration se déroule en deux étapes :
-
dans la première phase, dite d'« amorçage », l'acier est protégé initialement par l'alcalinité élevée de la solution interstitielle régnant à l'intérieur du béton : il se forme une couche passive mince d'oxydes protecteurs. La carbonatation du béton, en diminuant le pH et/ou une quantité suffisante d'ions chlorures, peut détruire cette passivité et amorcer la deuxième étape ;
-
dans la seconde phase, se fait la propagation de la corrosion. L'apport d'oxygène, et surtout l'humidité ambiante, contrôlent alors la vitesse de corrosion.
La propagation de la corrosion conduit progressivement à la formation de fissures et au décollement du béton d'enrobage. Pour améliorer la durabilité des ouvrages en béton armé, il faut autant que possible allonger la période d'amorçage en utilisant des bétons compacts et peu perméables (en présence de chlorures, les ajouts de laitiers, de cendres volantes ou de fumées de silice peuvent être bénéfiques). Il faut également que l'épaisseur d'enrobage soit suffisante. Le respect de la réglementation actuelle (normes européennes), ou d'approches de types performantielles, permettent de viser une durée de vie donnée. Des modèles numériques permettent de pronostiquer des durées de périodes d'amorçage, ainsi que des vitesses de développement de la corrosion avec prise en compte des incertitudes.
Les méthodes de diagnostic des ouvrages permettent de quantifier, par croisement de différentes techniques, l'état de dégradation dû à la corrosion. Selon l'état d'avancement des dommages, des mesures préventives, de réhabilitation, voire de remplacement, seront mises en œuvre afin de garantir la sécurité de l'ouvrage ou, le cas échéant, sa requalification dans le cadre d'un programme de maintenance.
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KEYWORDS
reinforced concrete | building | corrosion of metals | rebar corrosion
DOI (Digital Object Identifier)
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Phénomènes inducteurs de corrosion des aciers dans le béton : carbonatation et pénétration des chlorures
En anglais
3. Mécanismes de corrosion des aciers
3.1 Environnement basique de l’acier dans le béton sain
Lors du gâchage d’un béton à base de ciment Portland, les principaux anhydres contenus dans le clinker (silicates C2S et C3S, aluminates C3A et C4AF) s’hydratent au contact de l’eau [C 920]. Dès les premiers instants, on peut mesurer un pH très basique de l’ordre de 13,5 à 14 dans le liquide interstitiel.
De manière schématique, l'hydratation de C2S et C3S conduit à la formation de silicates de calcium hydratés (C-S-H), qui sont à l’origine de la résistance de la matrice, et de portlandite Ca(OH)2 sous forme de cristaux légèrement solubles. La portlandite réagit avec les sulfates alcalins, toujours présents en quantité mineure dans le ciment, pour donner les hydroxydes correspondants :
( 1 )
( 2 )
Le pH élevé de la solution interstitielle est dû à la présence, en grande quantité, d’ions OH− provenant des bases alcalines et de la chaux dont la solubilité dépend précisément de la concentration en ions OH−. Après quelques heures, la solution interstitielle s'enrichit progressivement en bases alcalines NaOH et surtout KOH, alors que la concentration en chaux décroît et devient négligeable à long terme. Ceci explique que le pH reste largement supérieur à 13, alors qu'une solution saturée de chaux n'a qu'un pH de 12,5.
Après environ 6 mois, l’évolution des différentes espèces devient faible et les valeurs atteintes sont alors celles du milieu dans lequel baignent...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(2) - LAFERRIERE (F.) - Surveillance des ouvrages de génie civil par capteurs à fibres optiques : capteurs d'ions chlore - École Polytechnique Fédérale de Lausanne, 159 p., Lausanne, Suisse (2005).
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(3) - ESTES (A.C.), FRANGOPOL (D.M.) - Updating Bridge Reliability Based on Bridge Management Systems Visual Inspection Results - Journal of Bridge Engineering, ASCE, pp. 374-382 (2003).
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(5) - CUSSON (D.), ISGOR (B.) - Durability of concrete structures : prevention, evaluation, inspection, repair and prediction, National Research Council Canada, NRCC-46624 - Canada (2004).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Standard Test Method for half-cell potentials of uncoated reinforcing steel concrete, ASTM Standard, section 4, vol. 04.02, Cement and Aggregates. - ASTM C876-91 - 1999
-
Norme européenne : béton – Partie 1 : Spécifications, performances, production et conformité, AFNOR, et Dispositions Nationales. - EN 206-1 - jan. 2000
-
Norme Européenne : Eurocode 2 : Calcul des structures en béton et Document d'application nationale, AFNOR. - EN 1992-1 - déc. 2004
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