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

par Vincent Garcia

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Myriam Carcassès et de Raoul François.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    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.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of the chloride content responsible for corrosion initiation of steel in reinforced concrete


  • Résumé

    It is commonly accepted that reinforcement corrosion starts when the chloride content reaches a critical value called chloride threshold (Ccrit). This value depends on a large number of parameters, in particular the method used for its determination. Currently, no procedure for determining the value of Ccrit was accepted and each laboratory uses its own method of determination. Part of this work has focused on the development of a method for determining the value of Ccrit. This first test campaign was carried out with Portland cement concrete using two methods of Ccrit determination. Chloride penetration was accelerated by partial drying of concrete cover and corrosion initiation was determined by a potential drop. In addition to the potential measurements, polarization tests were carried out. In addition, several test parameters were studied on the basis of the two procedures implemented. It was found that these parameters have an influence on the time required to obtain the potential drop (test period). It was concluded that drying (relative humidity or oven drying) and pre-rusting procedure have a major influence on test durations. In contrast, when an oven drying is applied with steel in as received condition, the test time is significantly reduced. However, oven drying may deviate from reality and irregularity of the chloride front could affect the reliability of the results. Some criterions for test acceptance were defined: - An initial value of minimum potential in the first days after immersion in saline solution, - A minimum time for potential drop, - A maximum waiting time after corrosion detection. . . , The main objective is to limit the dispersion associated with the procedure to reflect only the resistance associated with the steel / concrete interface. Use of mineral admixtures such as ground granulated blast furnace slag (GGBS) as cement replacement materials has become common practice in recent years, particularly for structures exposed to aggressive environments due to its numerous advantages such as development of strength, high resistance to chemical attack, and low heat release, if compared to normal Portland cement. After establishing, the procedure was then applied to concrete with different substitution level of GGBS and it was found that criterion for corrosion detection defined in the case of the formulation with Portland cement (potential drop of 150mV, Polarization resistance value around 200kohms. Cm2 at the end of the test) were no longer possible for formulations with a high substitution level. The main differences are : - very negative potential values (between -600 and -700mV/SCE) and constant with immersion time (no potential drop), - Low polarization resistance values (lower than those measured in the case of Portland cement formulation after corrosion initiation) even in absence of chlorides at the rebar location and no rust stain at end of test. The tests in solution and the first results on concretes with pozzolanic additions have confirmed the participation of sulfides in the corrosion process. These could explain the lower potential values obtained. The precise mechanisms by which sulfides influence the electrochemical behavior of steel remains to be determined.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (261 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-239

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0256
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