La corrosion des armatures danger majeur
pour la durabilité des ouvrages en béton armé
La
corrosion des armatures est un paramètre fondamental de la durabilité
des bétons dans les ouvrages, nous passons donc ici rapidement en revue
ses causes, ses mécanismes et les solutions qu’il est possible d’y
apporter.
L’objet de cet article n’est pas d’être exhaustif
sur cette question, le lecteur intéressé par des développements
plus importants peut
-
se rendre sur le site du CEFRACOR :
http://www.concretecorrosion.net/
-
consulter l’article de Christophe Carde, Directeur Technique du LERM, sur
ce sujet dans la revue Béton[s] Magazine.
- trouver des éléments
complémentaires de réflexion dans un autre article de cette lettre
d’information consacré au projet
Grandubé : Grandeurs Associées à la Durabilité
du Béton.
- lire un autre article de cette même lettre d’information
consacrée à l’expérience de la démarche
durabilité du LERM sur quelques grands ouvrages de génie civil
européens. |
Pourquoi
des armatures dans le béton ?
S’il résiste très
bien à la compression, le béton résiste mal à la traction.
C’est pour lui faire acquérir cette résistance spécifique
que l’on a eu l’idée de l’armer de barres d’acier.
Le béton armé conjugue ainsi la résistance à la compression
du béton et la résistance à la traction de l’acier.
Extrêmement répandu, le béton armé a pourtant un talon
d’Achille, c’est la corrosion de ses armatures. On estime en effet à
70% les pathologies du béton liées à cette problématique.
La
durabilité des ouvrages en béton passe donc par la maîtrise
de la corrosion, comme le montrent très éloquemment les documents
ci-dessous :
Pont
digue ruiné dans le Yucatan, Golfe du Mexique
à gauche : état
d’une digue avec aciers carbone construite en 1970
à droite : état
d’une digue identique armatures inox construite en 1940
Source UGITECH
Béton
et corrosion
En raison de son pH élevé, le béton,
quand il est sain, est un milieu naturellement protecteur pour les armatures.
Il se forme autour de celles-ci un film passif (solution solide Fe3-Fe2O3)
qui empêche quasiment le développement de la corrosion.
Dans certaines
conditions (carbonatation du béton d’enrobage, teneur importante en
chlorures), cet équilibre peut être rompu. Consécutif à
une dépassivation de l’acier, un phénomène de corrosion
peut s’amorcer.
La destruction du film passif et la dégradation
du métal mettent en jeu un mécanisme de piles électrochimiques
avec zones anodiques, zones cathodiques et milieu électrolytique constitué
par la solution interstitielle du béton elle-même.
Au niveau
de l’anode, le métal est dissous avec production d’électrons
qui sont consommés au niveau de la cathode, par réduction de l’oxygène.
Cette réaction entraîne la libération d’ions hydroxyle
OH-.
Ces derniers réagissent ensuite avec les ions ferreux
produits au niveau de l’anode pour former, en présence d’oxygène,
des oxydes et hydroxydes de fers gonflants.
La corrosion ne se développe
qu’en présence d’oxygène. C’est une des raisons pour
laquelle la cinétique de corrosion dans les structures en béton
immergées est faible.
Mécanismes
de la corrosion
La corrosion des armatures peut
être initiées par la carbonatation du béton d’enrobage
au contact du CO2 atmosphérique ou par la pénétration
des ions chlorures du milieu environnant.
Dans le cas de la carbonatation
et quand son front atteint les armatures, le métal est dépassivé
par la diminution du pH aux environs de 9, diminution due à la réaction
entre les hydrates de la pâte de ciment et le CO2 atmosphérique.
Dans le cas des chlorures, la dépassivation est initiée lorsqu’une
teneur critique en chlorures arrive au niveau des armatures. Le seuil critique
est généralement admis pour un rapport de concentration Cl- / OH- compris entre 0,6 et 1 soit une teneur en chlorures de 0,4% par
rapport à la masse du ciment.
Le produit de corrosion expansif induit
une fissuration puis un éclatement du béton d’enrobage. Cette
nouvelle dégradation accélère alors le processus jusqu’à
la ruine complète de l’ouvrage.
Les solutions anti-corrosion
Diverses
solutions permettent de retarder ou même d’empêcher la corrosion
des armatures du béton.
Attention à la qualité du béton
lui-même : augmentation réfléchie des enrobages et amélioration
de la compacité du béton pour limiter les échanges avec le
milieu extérieur
Protection des armatures : anodes de zinc, protection
cathodique, inhibiteurs de corrosion, revêtements époxydiques, barres
d’acier galvanisé.
Entretien et réparation réguliers
de l’ouvrage pour réduire ou éviter les fissurations.
Usage
d’armatures qui résistent à la corrosion, comme l’inox. | 