Modélisation du couplage des transferts ioniques multi-espèces et initiation de la corrosion dans les matériaux cimentaires non saturés

Modeling the coupling of multi-species ion transfer and corrosion initiation in unsaturated cementitious materials

• Auteur / Autrice : Zine-Eddine Kribes
• Direction : Abdelkarim Ait-mokhtar
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : EUCLIDE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'environnement

Mots clés

Mots clés libres

Durabilité

Modélisation

Non saturés

Durability

Modelling

Unsaturated

Résumé

Les matériaux à base de ciment, avec ou sans additions, sont généralement des matériaux poreux susceptibles d'être pénétrés par des ions ou molécules agressifs et provenant généralement du milieu extérieur. Ces derniers réduisent les performances mécaniques de ces matériaux, donc leur durabilité. Le principal agent agressif dans les zones littorales sont les ions chlorure. Ces chlorures pénètrent le béton d'enrobage de la structure avec une concentration dite « critique », déclenchent la corrosion dont les produits font fissurer le béton. Cela conduit à la dégradation partielle voire générale de la structure. Ces phénomènes de transfert d'agents agressifs ont été étudiés durant les dernières décennies vu l'enjeu économique qui y est lié [QIA 18, FRA 19] L'objectif de ce travail de thèse est de développer un modèle physico-chimique permettant de simuler d'une façon réaliste les transferts couplés d'agents agressifs, de chaleur et d'humidité dans les structures en zone littorale. L'élaboration de ce modèle s'appuiera sur les travaux sus-cités de l'équipe TDVM du LaSIE. Pour ce faire, une investigation fine de la précipitation des minéraux dans la porosité et de l'évolution de la microstructure des matériaux non saturés lors du transfert devra être effectuée. Pour cette étude, des matériaux à faible impact environnemental à base de ciment et d'additions seront utilisés (éco-matériaux). Cette étude permettra de s'approcher davantage de la réalité des transferts couplés des agents agressifs et leur conséquence (l'initiation de la corrosion) dans les structures en béton armé partiellement saturé tenant compte des phénomènes de lixiviation/précipitation et des conditions environnantes. Ceci permettra d'améliorer les outils numériques utilisés dans la prédiction de la durée de vie des structures en zones littorales (bâtiments et ouvrages d'art).

Cementitious materials, with or without additions, are generally porous materials susceptible to penetration by aggressive ions or molecules, usually from the external environment. These reduce the mechanical performance of these materials and therefore their durability. The main aggressive agent in coastal areas is chloride ions. These chlorides penetrate the concrete covering the structure with a concentration known as 'critical', triggering corrosion whose products cause the concrete to crack. This leads to the partial or even general deterioration of the structure. These phenomena of transfer of aggressive agents have been studied during the last decades because of the economic stake linked to them [QIA 18, FRA 19]. The objective of this thesis is to develop a physico-chemical model allowing to simulate in a realistic way the coupled transfers of aggressive agents, heat and moisture in structures in coastal areas. The development of this model will be based on the aforementioned work of the LaSIE TDVM team. To do this, a detailed investigation of the precipitation of minerals in the porosity and the evolution of the microstructure of unsaturated materials during the transfer will have to be carried out. For this study, low environmental impact materials based on cement and additions will be used (eco-materials). This study will allow to get closer to the reality of the coupled transfers of aggressive agents and their consequence (initiation of corrosion) in partially saturated reinforced concrete structures taking into account the leaching/precipitation phenomena and the surrounding conditions. This will allow the improvement of numerical tools used in the prediction of the service life of structures in coastal areas (buildings and engineering structures).