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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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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 :
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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 ;
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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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Durée de vie estimée des structures en béton armé vs/corrosion des armatures
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4. Phénomènes inducteurs de corrosion des aciers dans le béton : carbonatation et pénétration des chlorures
La corrosion des armatures dans les ouvrages en béton armé est induite par deux phénomènes distincts :
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la carbonatation du béton, par pénétration d’un front de CO2 de la surface vers le cœur du béton ;
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la pénétration des ions chlorure pour les ouvrages en milieu marin (immergés, en zone de marnage, soumis aux éclaboussures ou aux embruns), ou bien exposés aux sels de déverglaçage dans les environnements présentant des risques de gel (contact direct, projections, ruissellement,…).
La limite entre la phase d’amorçage de la corrosion des armatures et le début de la phase de propagation (point A sur la figure 2) peut être quantifiée de la manière suivante, selon que la corrosion est initiée par la carbonatation ou plutôt la pénétration des chlorures :
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environnement sans chlorures : temps nécessaire pour atteindre une profondeur de carbonatation égale à l'épaisseur d’enrobage ;
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en présence de chlorures : temps nécessaire pour que la concentration en chlorures dans le liquide interstitiel atteigne une valeur donnée (appelée aussi « concentration critique ») au niveau du premier lit d'armatures.
4.1 Carbonatation...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MANCIO (M.), ZHANG (J.), MONTEIRO (P.J.M.) - Non-destructive surface measurement of corrosion of reinforcing steel in concrete, National Research Council Canada, NRCC-47296 - Canada (2004).
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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
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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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