Influence des défauts de mise en place du béton et des fissures fonctionnelles transversales sur la corrosion des armatures des structures en béton exposées aux chlorures
Auteur / Autrice : | Wulong Zhang |
Direction : | Raoul François |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie civil |
Date : | Soutenance le 09/04/2020 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : LMDC - Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions / LMDC |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Raoul François, Kefei Li, Wenjun Zhu, Linwen Yu, Chaohui Chen, Jean-Philippe Charron |
Rapporteurs / Rapporteuses : Kefei Li, Wenjun Zhu |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le but de la thèse est d'étudier le comportement à la corrosion des armatures en acier dans le béton exposé aux chlorures, en relation avec l'impact des défauts induits par la mise en place du béton pour les armatures situées en haut de coffrage, et en relation avec la fissuration transversale artificielle ou induite par le chargement mécanique.Trois parties principales sont incluses dans cette thèse. La première partie étudie les caractéristiques de l'interface acier-béton, y compris la distribution des bulles d'air à l'interface acier-béton, les propriétés des défauts d’interface dus au ressuage du béton frais et la microstructure des produits d'hydratation du ciment à l'interface acier-béton, et l’influence des défauts de mise en place des barres supérieures sur la pénétration des ions chlorure à l'interface acier-béton. La deuxième partie étudie l'effet des défauts de mise en place sous les barres supérieures et des fissures artificielles sur le comportement à la corrosion des armatures en acier au début de la période de corrosion en présence de chlorures, incluant la distribution de la corrosion par piqûres et l'analyse cinétique du processus de corrosion. La troisième partie discute de l'influence des défauts de mise en place sous les barres supérieures sur le comportement à la corrosion des armatures de poutres naturellement corrodées sous une charge maintenue pendant une durée d'exposition relativement longue, y compris les cartes de fissuration induite par la corrosion, les profils de chlorures, les pertes de section d'acier et la répartition de la corrosion le long des armatures en acier.Selon les résultats expérimentaux de la première partie, il a été constaté que des bulles d'air sont principalement apparues à l'emplacement de la zone de nervure du côté inférieur de l'acier haute adhérence selon la direction de coulage. Des vides de ressuage sont toujours apparus dans la zone inférieure de l'interface acier-béton, tandis que la zone supérieure de l’interface acier-béton était plus dense que celle de l'interface inférieure. Les cristaux de Portlandite et d’Ettringite sont principalement formés et développés à l'interface inférieure acier-béton. La présence de vides de ressuage a facilité le transport des ions chlorure à l'interface acier-béton.Dans le cas de la deuxième partie, la corrosion s'est amorcée du côté inférieur des barres d'armature en acier selon la direction de coulage. Les barres d'acier dans le béton avec fissure artificielle présentaient un taux de corrosion plus élevé que les barres d'acier dans le béton sans fissure artificielle au début de la période.Pour la troisième partie, les défauts de mise en place pour les barres supérieures sont le facteur d'impact le plus significatif accélérant la détérioration du béton armé. Dans le cas des barres de compression, présentant des défauts de coulage, bien que la distribution de la corrosion soit aléatoire, la corrosion était susceptible de se produire du côté inférieur des barres de compression faisant face aux défaut de ressuage. Après le développement des fissures induites par la corrosion, la corrosion s'est progressivement développée tout autour du périmètre des barres d'armature, de sorte que le défaut de coulage n'a plus affecté le processus de corrosion. Dans le cas des barres en traction, avec des défauts de coulage, la corrosion commence aux fissures de service et se développe ensuite préférentiellement à la surface inférieure de la barre. Sans défauts, la corrosion commence aux fissures de service mais ne se développe pas le long des barres de traction. Ce n'est que lorsque la teneur en chlorures à la profondeur de l'armature atteint une valeur critique que la corrosion se développe le long de la barre tendue, de préférence à la surface extérieure de la barre en raison de sa teneur en chlorures probablement plus élevée.