-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
1/51
Carbonatation du bton et
corrosion des armatures
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
2/51
La corrosion des armatures
La corrosion est un phnomne lectrochimique
A C
Fe Cu
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
3/51
En prsence dhumidit et doxygne
Le fer se dissous sous forme dions ferreux(raction anodique)
Fe Fe++ + 2 e-
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
4/51
Transformation de leau (H2O) et doxygne O2 en ionsdhydroxyde(OH-)
2 e- + O2 + H2O 2 OH-
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
5/51
Les ions dhydroxyde et les ions de fer formentun prcipit dhydroxyde ferreux qui expos loxygne se transforme en hydroxyde ferrique
2OH- + Fe++ Fe (OH)2
O2
Fe (OH)3
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
6/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
7/51
clatement du bton sous leffet de la corrosion desarmatures
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
8/51
Dcollement du bton denrobage sous leffet dela corrosion
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
9/51
Mauvaise qualit du bton denrobage
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
10/51
Corrosion dun bloc dancrage de renforcement parprcontrainte extrieur
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
11/51
Fissure longitudinale de corrosion au niveau
dun pile de pont
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
12/51
Fissure longitudinale de
corrosion
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
13/51
Corrosion des armatures: Phase finale , clatement
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
14/51
Mauvais bton, dfaut denrobage ambiance corrosive,
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
15/51
Conditions favorable pour lamorceet le dveloppement de la corrosion
: entretoise sous joint
intermdiaire.
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
16/51
Fissuration de corrosion des armatures
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
17/51
Les mcanismes de corrosion des aciers
La solution interstitielle du bton :
Anhydres du ciment : C2S, C3S, C3A , C4AF
C2S, C3S + H20 C-S-H et Ca(OH)2
Prsence de sulfates alcalins en quantit mineuredans le ciment qui ragissent avec la portlandite :
Ca(OH)2 + K2SO4 CaSO4 + 2 KOH
Ca(OH)2 + Na2SO4 CaSO4 + 2 NaOH pH > 13
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
18/51
La corrosion des aciers : un phnomne lectro-
chimique
La corrosion reprsente lattaque destructive dun mtal
par des ractions lectrochimiques qui conduisent untransfert dions et dlectrons linterface mtal-solution
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
19/51
La corrosion des aciers : un phnomne lectro-
chimique
Raction anodique (ou doxydation, dissolution du
mtal) : formation, partir de ltat mtallique,dions passant en solution :
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
20/51
La corrosion des aciers : un phnomne lectro-
chimique
Raction cathodique : rduction dun oxydant
prsent dans la solution par
capture dlectrons fournis par lanode:
En labsence doxygne :
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
21/51
La corrosion des aciers : un phnomne lectro-
chimique
En prsence doxygne
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
22/51
Les ractions principales doxydo rduction sont suivies de ractions
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
23/51
Les ractions principales d oxydo-rduction sont suivies de ractionssecondaires de formation des produits de corrosion la surface du
mtal:
Types de fissures dveloppes lors de la corrosion
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
24/51
Types de fissures dveloppes lors de la corrosion
des aciers darmatures.
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
25/51
Les tapes de la corrosion des aciers :
Phase I : amorage, incubation
Phase II : propagation
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
26/51
Le schma ractionnel de la corrosion implique
la prsence simultane de quatre milieux : une zone anodique (oxydation du fer),
une zone cathodique (rduction despces
chimiques en solution : eau ou oxygne dissous), un milieu conducteur dlectrons (lacier),
un milieu lectrolytique (le liquide interstitiel du
bton).
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
27/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
28/51
Induction de la corrosion : carbonatation
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
29/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
30/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
31/51
Carbonatation : influence de l environnement
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
32/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
33/51
Induction de la corrosion : pntration des ions
chlorures
Les chlorures agissent par rupture du film passif des
aciers (processus encore imparfaitement compris) qui
perd son caractre protecteur Les chlorures sont rarement distribus de manire
homogne la surface de lacier et le film passif est
lui-mme variable selon lendroit
Les chlorures entrainent une corrosion par (piqres)
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
34/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
35/51
pntration des ions chlorures
On dfinit deux sortes de chlorures:
- Chlorures libres : se trouvent sous formeionique dans la solution interstitielle. Ils sontextractibles l'eau et sont de ce fait appelsgalement "chlorures solubles dans l'eau",
- Chlorures totaux : incluent, outre lesprcdents, ceux fortement adsorbs sur
les C-S-H et ceux chimiquement lis dans la
matrice cimentaire sous forme de composs telsque les chloroaluminates de calcium (C3Aimportant pour la fixation)
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
36/51
Rem. : On considre que seuls les chlorures libres
peuvent diffuser et jouer un rle actif dans leprocessus de dpassivation et de corrosion des
armatures.
CEM I teneur relativement leve en C3A sont
plus rsistants la corrosion induite par les
chlorures (fixation dune quantit importante dechlorures qui ne seront plus disponibles pour
dpassiver les aciers).
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
37/51
Concentration critique en ions chlorures au niveau des
aciers :
A la diffrence de la carbonatation, la corrosion nedmarre pas instantanment lorsque les ions chlorures
atteignent, les aciers : il faut atteindre une
concentration critique.
Cette valeur, exprime par rapport aux chlorures libres,
peut varier en fonction de nombreux facteurs (cation
associ aux chlorures, teneur en oxygne, humidit
relative, temprature, degr dhydratation du ciment,teneur en C3A, porosit, ajouts, composition acier,),
nanmoins, il est souvent admis la valeur suivante :
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
38/51
Un rapport [Cl-]libre/[OH-] compris entre 0,6 et 1 conduit
gnralement une concentration "critique" en ions chlorure
totaux de lordre de 0,4 % par rapport la masse de ciment,pour un bton non carbonat (et donc des concentrations
"critiques" comprises entre 0,04 et 0,1 % par rapport la
masse de bton, suivant la formulation).
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
39/51
prdiction de la dure de vie (carbonatation et chlorures)
Priode dincubation :
Modles empiriques, analytiques, numriques (
t, lois de Fick, milieux non saturs, +hypothses)
Priode de propagation :
Mmes types de modles + perte de section
dacier (courant de corrosion) + consquencesmcaniques
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
40/51
Etats limites et dure de vie Dure de vie dun ouvrage = priode durant laquelle la structure assure
son niveau de service requis sous chargement normal et avec une
maintenance courante. Gnralement, dure de vie des ouvrages = priode dincubation
(approche conservative).
Aprs la phase d'incubation, on peut distinguer deux tats limites de
durabilit :
Etats limites de service (ELS) de durabilit : consquences en gnraluniquement conomiques en cas de dpassement (perte financire due
une interruption de service, cots de remise en fonctionnement,).
Etats limites ultimes (ELU) de durabilit : consquences graves d'un
dpassement vis--vis de la scurit (chutes de morceaux de bton,
perte de capacit portante, scurit,).
N.B. : contrairement aux tats limites qui concernent le
dimensionnement, ces tats limites nexistent pas (encore) dans les
textes normatifs.
i d d d i
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
41/51
Tmoins de dure de vie
Exemples : tats limites de service vis--vis de la
durabilit : ELS 1 : dpassivation des armatures due une
carbonatation du bton ou une pntration deschlorures (frontire entre priodes d'incubation etde propagation).
ELS 2 : apparition des premires fissures dues laformation de produits de corrosion,
ELS 3 : clatement du bton en parement (si lachute de pices en bton ninduit pas la mise endanger de lusager).
Relev de potentiel par demi-pile
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
42/51
Relev de potentiel par demi pile
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
43/51
Mesure par lectrode roue
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
44/51
ASTM C876
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
45/51
Mesure de la carbonatation du bton
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
46/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
47/51
Modle dvolution de la corrosion au cours du temps
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
48/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
49/51
Le mcanisme de propagation de la corrosion.
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
50/51
-
7/21/2019 Carbonation du Beton et Corrosion des Armatures.pdf
51/51