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)
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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 :
-
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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Présentation
Diagnostic de la corrosion
En anglais
7. Recommandations, normes ou règlements
7.1 Classes d'exposition selon la norme NF EN 206-1
La norme NF EN 206-1 « Béton – Partie 1 : Spécifications, performances, production et conformité » définit des classes d'exposition des matériaux en fonction de leur environnement (voir le Pour en savoir plus).
-
En ce qui concerne la corrosion des armatures, les grandes classes suivantes sont définies :
-
X0 : aucun risque de corrosion, ni d’attaque ;
-
XC1 à XC4 : corrosion induite par carbonatation, le risque croissant de 1 à 4 ;
-
XS1 à XS3 : corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer ;
-
XD1 à XD3 : corrosion induite par les chlorures ayant une origine autre que marine ;
-
XF1 à XF4 : attaque gel/dégel avec ou sans agent de déverglaçage.
-
-
À chacune de ces classes correspondent des dispositions constructives dans l'Eurocode 2 « Design of concrete structures » (par exemple, ouverture limite des fissures selon la classe d'exposition), et des spécifications sur la composition du béton dans la norme NF EN 206-1 (tableau NA.F.1).
Exemple
Pour un béton soumis à un environnement de classe XS3, la norme indique que :
-
le rapport Eeff/liant équivalent doit être inférieur à 0,50 ;
-
la classe du ciment doit être au moins C35/45 ;
-
la teneur minimale en liant équivalent est 350 kg/m3.
Remarque
Il est important de souligner que si, dans des cas simples, la résistance mécanique du béton est un facteur favorable vis-à-vis de la durabilité, ce n'est pas un facteur suffisant.
Ainsi, deux bétons de résistance mécanique équivalente pourront avoir une durabilité potentielle vis-à-vis de la corrosion des armatures très différente.
Le tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1 montre qu’il faut prendre en compte l'aspect durabilité dès la formulation du béton. Ceci peut se faire en formulant un béton qui respecte les données figurant dans le tableau. Cette première approche prescriptive revient à imposer des moyens d’atteindre la durabilité vis-à-vis...
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Recommandations, normes ou règlements
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).
-
(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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(4) - FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION - The Status of the Nation's Highway Bridges : Highway Bridge Replacement and Rehabilitation Program and National Bridge Inventory, Thirteenth Report to the United States Congress - Washington D. C. (May 1997).
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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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