Les Corps d'Epreuves du PN PERFDUB pour étudier la durabilité du béton armé de manière croisée : vieillissement du béton d'enrobage et corrosion de l'acier
Les objectifs de cette étude sont multiples :
- Déterminer la durabilité du béton armé via une approche croisée en considérant non seulement le vieillissement du béton d'enrobage mais également la corrosion de l'acier des armatures et la fissuration induite du béton,
- Evaluer la durabilité du béton armé en fonction des différents sites de vieillissement naturel (et les classes d'exposition), et
- Analyser les résultats de diagnostic de corrosion obtenus sur le parement ou à l'aide de capteurs noyés.
Pour répondre à ces objectifs, le Centre d'Etudes et de Recherches de l'Industrie du Béton (CERIB), l'Université Gustave Eiffel (Mast, EMGCU), le laboratoire de recherche des Monuments Historiques (LRMH, pôle béton), l'Université de La Rochelle (IUT et LaSIE), Vinci, Eiffage et Eqiom collaborent sur ce projet d'une vingtaine d'années avec l'aide de la ville de La Rochelle, du Port de Plaisance et d'Eqiom.
Dans le programme expérimental ambitieux de ce projet, une première étape a consisté à fabriquer 28 corps d'épreuve de dimensions métrique (Figure 1). L'étude paramétrique a pris en compte 11 formulations de béton (choisies parmi les 42 formulations du projet), 2 types d'armatures en acier carbone (rond lisse ou haute adhérence) et 2 épaisseurs d’enrobages (10 et 20 mm). De plus, parmi ces 28 corps d’épreuve, 6 corps d'épreuve comportent des capteurs noyés ou réservés.
Cette instrumentation permet de suivre en continu différentes grandeurs caractérisant la corrosion des aciers (armatures individuelles ou treillis dans 2 enrobages de béton respectifs de 15 ou 30 mm) et les conditions propices à son développement.
Dans une seconde étape, les corps d'épreuve (CE) ont été exposés sur différents sites de vieillissement naturel en France. En lien avec le risque de corrosion des armatures par carbonatation du béton d’enrobage, 11 CE sont au CERIB à Epernon (XC4) (Figure 2) et 3 CE instrumentés sont à l'Université Gustave Eiffel sur le Campus de Marne-la-Vallée (XC4) (Figure 3).
En lien avec le risque de corrosion par contamination du béton d’enrobage par les ions chlorure, 11 CE sont dans la zone de marnage au pied de la Tour Saint-Nicolas à La Rochelle (XS3m) (Figure 4) et 3 CE instrumentés sont sur le site de production d'Eqiom à La Rochelle (XS3e) (Figure 5).
Différentes grandeurs pour caractériser la corrosion (potentiel, résistance de polarisation linéaire, densité de courant de corrosion, résistance, résistivité, indice de salinité, température, humidité relative, etc.) sont mesurées une fois par an à l'aide de potentiostats de laboratoire et de matériels de terrain sur les 28 corps d'épreuve des 4 sites.
De plus, les valeurs des capteurs noyés dans les corps d'épreuve instrumentés sont enregistrées en continu. En parallèle, des essais de durabilité sur cylindres ou sur carottes en béton (profil en ions chlorure, profil de carbonatation, résistance, etc.) sont également réalisés.
Aujourd'hui, un diagnostic de corrosion permet de décrire l'état d'une structure en béton armé mais ne permet pas de tirer de conclusions quant à sa durabilité, car les données temporelles et l'évaluation des phénomènes (sur plusieurs années) sont manquantes.
Au fur et à mesure de ce projet, l'ensemble des résultats de cette étude permettront de proposer une cinétique de corrosion du béton armé en fonction de différents paramètres, qui aideront à prédire sa durabilité et à la modéliser.
Ces résultats obtenus en milieux naturels pourraient également contribuer à valider les conclusions des études menées au laboratoire. Enfin, une proposition de système d'alerte de la corrosion pourrait également voir le jour.
Tous ces éléments contribueront à aider le maître d'ouvrage dans sa prise de décision pour des ouvrages neufs mais également pour la gestion du patrimoine d'ouvrages existants. Les infrastructures en béton armé permettent la mobilité des personnes et des biens dans les villes, les territoires et le pays : elles sont précieuses !
Références
- L. Adelaïde, P. Barthelemy, N. Blanchard, A. Bonnet, V. Bouteiller, M. Bouichou, R. Cherif, F. Cussigh, V. Da-Silva, P.-Y. Mahieux, J. Mai-Nhu, E. Marie-Victoire, M. Rakarabo, Ph. Turcry, Vieillissement naturel du béton armé : expérimentations in situ du PN PERFDUB, RUGC 2022, AJCE, vol. 40 (1).
- E. Marie-Victoire, V. Bouteiller, M. Bouichou, M. Rakarabo, V. Da-Silva, A. Bonnet, L. Adelaide, P. Turcry, P. Barthelemy, J. Mai-Nhu, F. Cussigh, Concrete of tomorrow: corrosion performances in marine environment, Concrete Solutions,, MATEC Web of Conferences 361, 01004, , Leeds, United-Kingdom, 2022, https://doi.org/10.1051/matecconf/202236101004.
- V. Bouteiller, S. Chanut, J. Mai-Nhu, E. Marie-Victoire, et P. Turcry, La corrosion des bétons armés du PN PerfDub au laboratoire et sur sites, Revue Travaux n°983 – Spécial bétons du futur, 2022
- Fête de la Science à La Rochelle, Stand Tour Saint-Nicolas :
- https://www.univ-larochelle.fr/actualites/fete-de-la-science-2022/
Iconographie
Lien de visionnage des photos (crédit photo selon les deux dossiers : V.Bouteiller - Univ-Eiffel et Wam photo (un photographe indépendant) :
- https://univ-gustaveeiffel.cache.ephoto.fr/publication/UWQHMgh_VTRVY1c9A3UEZAQ4AGpUZgJ3CjAOa1U0BHIBKlBjXSoLMlFh?s=4&bg=000000&t=1&a=1&f=1&o=0&skin=Html
Vidéo
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