Etude de la pénétration des chlorures et de l'amorçage de la corrosion en zone saturée et en zone de marnage

Study of chlorides penetration and corrosion initiation in saturated zone and tidal zone

• Auteur / Autrice : Mahfoud Tahlaiti
• Direction : Abdelkarim Ait-Mokhtar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie d'impédance

Corrosion

Mer -- Niveau

Béton armé

Résumé

La corrosion des armatures est une des causes principales de la dégradation des structures en béton armé en Europe. Plus particulièrement en zones côtières, où les ions chlore, présents dans l’eau de mer, ont clairement été identifiés comme étant l'élément déclencheur du processus chimique menant à la corrosion. Dans ce contexte, la détermination de cette valeur critique d’amorçage de la corrosion et le temps correspondant sont des éléments clés de la prédiction de la duré de vie des matériaux. Dans ce travail, quatre types de bétons armés ordinaires (C15, C22, C4 et C30) ont été placés dans trois environnements différents : une zone de marnage au port de La Rochelle, un simulateur de marnage avec une solution saline (0,5M NaCl) conçu au laboratoire où les conditions d’exposition sont contrôlées et une cellule de migration où un champ électrique a été appliqué afin d’accélérer la pénétration des chlorures. Des mesures électrochimiques (spectroscopie d’impédance électrochimique SIE, potentiel de corrosion et résistance de polarisation) ont été réalisées afin de suivre le processus de transport aboutissant à la corrosion. Une étude de caractérisation des matériaux a été réalisée dans le but de relever les propriétés de transfert de chaque béton. La description morphologique (MEB Microscopie Electronique et EDXA Energy Dispersive X-ray Analysis) de l’interface acier-béton a apporté des compléments sur la microstructure et les mécanismes physico-chimiques mis en jeu. Enfin, un modèle numérique unidimensionnel et multi-espèces de transport des chlorures, basé sur l’équation de Nernst-Planck, a été développé. La réactivité chimique du matériau cimentaire est prise en compte à travers les isothermes d’interaction.

The reinforcement corrosion is one of the main causes of degradation of reinforced concrete structures in Europe. More particularly in coastal areas where chloride ions, present in sea water, were clearly identified as the trigger factor of chemical process leading to corrosion. At this time, corrosion initiates. In this context, the determination of this critical value for the corrosion initiation and the corresponding time are the key elements in the prediction of the prediction of materials service life. In this work, four types of ordinary reinforced concretes (C15, C22, C4 and C30) have been exposed in three different environments: A tidal area at the port of La Rochelle, a tidal simulator with a saline solution (0,5 M NaCl) designed in the laboratory where the exposure conditions are controlled and a cell migration where an electric field has been applied in order to speed up the chlorides penetration. Electrochemical measurements (electrochemical impedance spectroscopy EIS, corrosion potential and polarization resistance) were carried out to follow the transport processes leading to the corrosion. A study of materials characterization was performed to collect transfer properties of each concrete. Morphological descriptions (SEM Scanning Electron Microscopy and EDXA Energy Dispersive X-ray Analysis) of the steel-concrete interface gave further informations on the microstructure and the physico-chemical mechanisms. Finally, a one-dimensional numerical model and multi-species of chloride transport based on the Nernst-Planck equation was developed. The Chemical reactivity of cement based materials is taken into account through the adsorption isotherms.