Contribution à l'approche probabiliste de la durabilité des structures en béton soumise à la carbonatation

Probabilistic approach to the durability of concrete structures exposed to carbonation

• Auteur / Autrice : Viet Duc Ngo
• Direction : Frédéric Duprat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 11/09/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire matériaux et durabilité des constructions (Toulouse ; 1999-....) - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions [Toulouse] [LMDC]
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Duprat, Thomas De Larrard, Alain Sellier, Geraldine Villain
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Farid Benboudjema, Sidi Mohammed elachachi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps entre défaillances, Analyse des

Béton armé -- Carbonatation

Béton

Béton armé -- Carbonatation

Mots clés libres

Carbonatation

Durabilité

Modélisation

Sensibilité

Fiabilité

Béton armé

Carbonation

Durability

Modeling

Sensitivity

Reliability

Concrete

Résumé

La corrosion de l'acier par carbonatation du béton est un phénomène de dégradation majeur des structures en béton armé, qui débute par la dépassivation de l'acier due à l'abaissement du pH de la solution interstitielle. Un modèle est été développé pour estimer la profondeur de carbonatation du béton. Le modèle proposé est un approfondissement de modélisations antérieures, notamment afin de prendre en considération dans les simulations l'effet de la température, tant par l’équation de transfert que par des termes de thermo-activation venant modifier les grandeurs de diffusion de dioxyde de carbone et des ions calcium en phase liquide, la solubilité des hydrates, la viscosité de l’eau, ainsi que l’isotherme hydrique. L’objectif étant d’inscrire la modélisation dans un cadre probabiliste, et donc coûteux en terme de calculs, il a fallu réduire la dimension stochastique du problème. Une méthodologie de choix des paramètres intervenant dans le modèle, basée sur une étude de sensibilité, a été proposée. Un modèle de substitution a été construit, à partir du modèle initial, pour déterminer les grandeurs intervenant dans les expressions des états-limites de dépassivation et d’initiation de la corrosion, s’appuyant sur des développements en chaos polynomiaux.Avec une définition de la probabilité d’amorçage de la corrosion et des modèles de substitution pour la profondeur carbonatée et pour l’amplitude de la variation annuelle du taux de saturation au voisinage des armatures, l’analyse fiabiliste proprement dite a été menée, notamment par rapport à l’incidence des conditions climatiques sur la fiabilité des ouvrages en béton vis-à-vis de la durabilité.

Corrosion of the steel by concrete carbonation phenomenon is a major degradation of reinforced concrete structures, which starts with the depassivation of the steel due to the lowering of the pH of the pore solution.A model was developed to estimate the depth of carbonation of concrete. The proposed model is a deepening of previous models, particularly to be considered in the simulations the effect of temperature, both by the transfer equation in terms of thermo-activation that modify dioxide diffusion of sizes carbon and calcium ions in the liquid phase, the solubility of hydrates, the viscosity of water and the water isotherm.The aim is to include in a probabilistic modeling framework, and therefore costly in terms of calculations, it was necessary to reduce the stochastic dimension of the problem. A methodology for the selection of parameters involved in the model, based on a sensitivity analysis, was proposed. An alternative model was built, from the original model, to determine the quantities involved in the expressions of borderline depassivation and corrosion initiation, based on developments in polynomial chaos.With a definition of the boot likelihood of corrosion and substitution patterns for carbonated depth and the amplitude of the annual variation in the degree of saturation in the vicinity of frames, reliability engineer the actual analysis was conducted, including compared to the impact of weather on the reliability of the fabricated vis-à-vis sustainability concrete.