Corrosion des armatures du béton : couplage carbonatation-chlorures en présence de cycles hydriques

Corrosion of concrete reinforcements : combination between carbonation and chlorides with cyclic hydric conditions

• Auteur / Autrice : Jonathan Mai-Nhu
• Direction : Alain Sellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chlorures

Béton armé -- Carbonatation

Béton -- Détérioration

Mots clés libres

Béton

Corrosion

Carbonatation

Chlorures

Modélisation

Approche probabiliste

Enrobages

Etat limite

Durabilité

Résumé

La maîtrise et l'optimisation de la durabilité des structures en béton et des produits préfabriqués en particulier constituent un enjeu particulièrement important pour l'ensemble des acteurs (maîtres d'ouvrages, maîtres d'œuvres, industriels de la préfabrication). L'objectif des travaux développés dans le cadre de cette thèse de doctorat est de faire le point sur les connaissances actuelles et les besoins vis-à-vis de la tenue des armatures à la corrosion et de renforcer la compréhension phénoménologique de ces mécanismes de dégradation. In fine, ces travaux permettent d'aboutir à l'élaboration d'un modèle permettant d'étudier la pénétration des ions chlorure en conditions hydriques variables ou non, la carbonatation, le couplage des deux mécanismes, et le phénomène de corrosion des armatures en conditions hydriques variables. Une campagne expérimentale permet de caractériser les propriétés mécaniques et physico-chimiques de différents bétons et leur comportement au regard des principaux environnements agressifs pouvant conduire à la corrosion des armatures. L'objectif final de ces travaux réside dans l'élaboration d'un modèle simple et fiable permettant de considérer le couplage de tous les phénomènes importants liés à la durabilité des bétons, de la pénétration des espèces agressives à l'amorçage et à la propagation du phénomène de corrosion des armatures. En première application, le modèle peut être utilisé pour des calculs de durée de vie des ouvrages en béton armé dans un contexte probabiliste, cela en adoptant un critère de quantité de produit corrodé et non pas seulement de dépassivation, il permet alors d'optimiser le dimensionnement des enrobages en prenant en compte les propriétés intrinsèques des matériaux et les conditions environnementales. Cette étude permet de quantifier les gains de durabilité de produits exposés à un risque de corrosion des armatures obtenus en augmentant la compacité du béton, en optimisant les caractéristiques du liant et le process de fabrication.

Mastering and optimizing the durability of concrete structures and especially prefabricated products is a major challenge for the entire profession. The goal of this work is to focus on the knowledge and the needs for assessing the performance of the reinforcement to the corrosion phenomenon and to heighten the mechanisms comprehension. Finally, this work allows coming up with a model able to simulate the penetration of chlorides in saturated environment or with wetting-drying cycles, the carbonation, the combination between these two mechanisms and the reinforcement corrosion in variable hydric conditions. A huge experimental campaign leads to a complete characterization of the mechanical, chemical and physical properties of several concretes and their performance towards to the main aggressive environment for the reinforcement corrosion. The final goal of this research project is to come up with a comprehensive and accurate model which should be able to consider all the most important coupled phenomena linked to the concrete durability, from the penetration of aggressive species to the real initiation of the corrosion phenomenon. First practical applications will consist in assessing the lifetime of the concrete structures in a probabilistic way and optimizing the design of concrete cover thickness by taking into account the intrinsic properties of the materials and the environmental conditions. This work allows quantifying the gain in durability performance of concrete product exposed to a risk of reinforcement corrosion obtained by increase the density level, optimize the cast process, or optimize the characteristic of the binder.