Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mohamed-Chérif Messaadia Souk Ahras Faculté des Sciences et de la Technologie Génie civil Structures Recherche sur le thème : - Module : pathologie . - - Sous la direction de : - Réalisé par : Ichou Mohamed Amine Merad Wassim Année 2021/2022 La Corrosion Des Armatures Liste des figures Figure 1 : Processus de la corrosion de l’acier dans le béton (Moriande, 2005)...........................................5 Figure 2 : Période d'initiation et de propagation de la corrosion dans les structures de béton armé (Modèle de Tuutti - tiré de Bertolini et col, 2004)................................................9 Figure 3 : Schéma de principe de la formation de la carbonatation (selon LRPC Bordeaux).....................................................................................................................................................10 Figure 4 : Représentation de la corrosion par piqûres de l’acier dans le béton (tiré de Bertolini et coll, 2004).....................................................................................................................10 Figure 5 : les symptômes de corrosion (V. Baroghel-Bouny et al., 2008).................................................11 Figure 6 : Modèle conceptuel de corrosion des aciers dans le béton armé : (tiré de : nouvelle approche de la durabilité du béton. indicateurs et méthodes, V. Baroghel-Bouny)...................................................................................................................12 Figure 7 : principe de la methode magnetique de localisation des armatures ( Raharinaivo et al., 1998)..............................................................................................................................14 Figure 8 : enregistrement de la réponse d’un appareil de localisation des armatures ( Raharinaivo et al., 1998)...........................................................................................................14 Figure 9 : exemples d’histogrammes des epaisseurs d’enrobage d’armatures dans de petits batiments ( Raharinaivo et al., 1998)...................................................................................15 Introduction La durabilité du béton est un fait reconnu et attesté par la pérennité des ouvrages exposés à des conditions climatiques ou environnementales les plus variés. Les ouvrages usuels résistent au fils des années aux multiples agressions physico-chimiques auxquelles ils sont soumis. Néanmoins, il arrive que des défauts de conception, de mise en œuvre ou des causes accidentelles soient à l'origine des désordres, et la notion de durabilité est ainsi indissociable de celle de la qualité. Dans le cas des constructions en béton armé, la durabilité de l'ouvrage dépend essentiellement de la tenue des armatures à la corrosion. La grande majorité des ouvrages d’art et des bâtiments sont construits en béton armé. Une des principales causes de la pathologie du béton est la corrosion des armatures, liée en partie aux problèmes environnementaux. Cela représente 55 % des dégradations observées par la British Cement Association. On comprend l’intérêt d’étudier ce type de pathologie et d’évaluer l’état des armatures par l’une des techniques non destructives de façon précoce afin de suivre son évolution et d’y remédier au plus tôt. Les deux mécanismes les plus courants contribuant au développement de la corrosion sont la pénétration des chlorures et la carbonatation du béton. Ceux-ci génèrent deux types de corrosion respectivement par piqûres et généralisée. La réaction de corrosion est un processus électrochimique qui se manifeste par la transformation graduelle du fer en oxydes de fer. Cette réaction engendre respectivement : -une perte de section d’acier ; -une expansion volumique autour des armatures et provoque d’une part, la disparition de l’effet des nervures et d’autre part, la fissuration du béton de recouvrement ; -la corrosion provoque une dégradation de l’interface acier / béton qui diminue l’adhérence entre les deux matériaux. Dans le monde, des sommes importantes sont engloutis, chaque année dans la réparation des structures endommagées par ce phénomène, sans compter les conséquences que peuvent avoir des travaux de construction et de réfection répétés sur l'environnement. Les coûts de maintenance représentent actuellement 1 % par an du coût de l’investissement global d’un ouvrage. Ils augmentent d’environ 8 % par an (Source FNTP, France). I. Aperçu général sur la corrosion dans le béton et son diagnostic Le terme corrosion vient du latin "corrodere" qui signifie ronger, attaquer. La corrosion affecte tous les métaux. Elle résulte d'interactions physico- chimiques entre le matériau et son environnement entraînant des modifications de propriétés du métal souvent accompagnées d'une dégradation fonctionnelle de ce dernier (altération de ses propriétés mécaniques, électriques, optiques, esthétiques, etc.) Evans (1929) puis Wagner et Traud (1938) sont les premiers à avoir défini la corrosion, en présence d'une phase liquide, comme un processus électrochimique. A)Notion de thermodynamique électrochimique : A.1) Processus de corrosion L’état métallique n’est pas thermodynamiquement stable, dans des conditions naturelles d’utilisation, contrairement aux oxydes de fer Fe2O3 qui sont thermodynamiquement plus stables que le métal Fe. Le risque de corrosion est donc « naturel ». Le processus de corrosion aqueuse est un processus électrochimique car il se traduit par une réaction à laquelle des espèces chimiques et des charges électriques prennent part. Il est à la fois réaction chimique et transfert d’électrons (figure I.1). La corrosion électrochimique résulte de l’établissement de courants locaux dus à l’existence de piles locales, la réduction cathodique et l’oxydation anodique étant localisées en deux zones distinctes. Il se crée ainsi une différence de potentiel entre ces deux zones. La corrosion correspond à la formation, à partir de l’état métallique, d’ions passant en solution donc à une oxydation. Le plus souvent, un ion en solution est identique à celui existant dans la phase métallique: (1.1) A température ambiante, la corrosion des matériaux métalliques est exclusivement due à l’eau, même si d’autres facteurs peuvent intervenir. La réaction anodique correspond à la dissolution du fer. (1.2) La réaction (1.3) est nécessairement couplée avec une réaction de réduction dite réaction cathodique, éliminant les électrons produits: (Ox+q) solution + (e-) métal (Red+ (q-1)) solution (1.3) Les oxydants les plus communs sont : - la molécule d’eau selon la réaction H2O + e- → ½ H2 + OH- (1.4) - les ions H+ par H+ + e- → ½ H2 (1.5) - l’oxygène dissous par O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (1.6) Ou par O2 + 2H2O+ 4e- → 4OH- (1.7) - la valence supérieure d’un ion à valences multiples, par exemple Fe3+ + e- → Fe2+ (1.8) Figure 1 : Processus de la corrosion de l’acier dans le béton (Moriande, 2005) Le processus électrochimique peut s’écrire sous la forme suivante : Les produits de réactions anodiques et cathodiques peuvent parfois réagir : On obtient ainsi un hydroxyde qui recouvre la surface métallique et la protège (réaction de passivation). D’autres ions que OH- comme Cl- , SO4 2- peuvent réagir et participer à la formation de la couche qui recouvre le métal. Les réactions (1.10) et (1.6) que l’on rencontre dans le béton armé réagissent selon les équations suivantes : Donnant un composé rouille rouge-brun, l’hématite. et un composé noir, la magnétite. Si le taux d’oxygène est élevé et le pH > 6, alors Fe(OH)2 précipite et est rapidement oxydé et hydrolysé en Fe(OH)3 . A long terme, Fe(OH)3 peut se transformer en goethite par perte d’eau. Fe (OH)3 FeO(OH) + H2O (1.13) Les réactions (1.2) et (1.4) sont caractéristiques du couple Métal / Solution. A l’échelle macroscopique, elles ont lieu simultanément et au même endroit. Un métal est formé d’un réseau d’ions positifs et d’un nuage d’électrons pouvant se déplacer par rapport à ces ions. Lorsque le conducteur électronique (Fe) est en contact avec un conducteur ionique par exemple électrolyte (H2O), il constitue une électrode. Les ions superficiels Fe2+ tendent à passer dans l’eau en abandonnant dans le métal Fe deux charges négatives. Les charges négatives ainsi crées à la surface du métal Fe maintiennent les ions à courte distance et il se forme ainsi une couche d’ions positifs parallèle à la surface du métal. L’interface entre les deux phases représente pour chacune une très forte perturbation dans la distribution locale de leurs charges électriques, dont la densité moyenne locale est normalement nulle. Il s’établit ainsi de part et d’autre de l’interface des charges d’espace non nulles, électronique du côté du métal et ionique du côté de la solution. En première approximation, la répartition de ces densités de charge électriques de signe opposé peut être considérée comme située dans deux plans parallèles correspondant à un condensateur électrique (double couche d’Helmotz) (Briant, 1989). Il existe ainsi entre les deux « plaques » de ce condensateur une différence de potentiel appelée « Potentiel d’électrode » ou « potentiel électrochimique » ou « potentiel du métal » (sous entendu par rapport à la solution) et dans tout l’espace concerné un très fort champ électrique local. Ce champ électrique et le potentiel d’électrode associé influent naturellement sur les transferts de charge électriques entre les deux phases métal et solution, c’est à dire sur les deux réactions (1.2) et (1.4). En sens inverse, ces transferts modifient les charges d’espace et donc la différence de potentiel du condensateur. Même si les deux réactions (1.2) et (1.4) sont indépendantes, elles engendrent et subissent toutes les deux le même type d’interaction avec les grandeurs électriques potentiel et courant. Elles sont donc mutuellement couplées par leurs effets électriques. De même pour la relation entre potentiel et courant (interaction en boucle) : le potentiel U influence le courant i, comme d’habitude en électricité, et le transfert de charges par le courant qui circule, influence en retour la distribution de ces charges, et donc le potentiel. A.2) La corrosion de l'acier dans le béton A.2.1. Différents types de corrosion Il existe uploads/Ingenierie_Lourd/ la-corrosion-des-armatures-pathologie.pdf