Détermination expérimentale du coefficient de diffusion des ions chlorures dans le béton armé

Documents pareils
Plate forme de modélisation en vue de la prédiction de la durée de vie des bétons vis-à-vis de la pénétration d agents agressifs

Présentations GTF. Point de vue d un utilisateur final. Durée de vie des ouvrages : Approche Prédictive, PerformantielLE et probabiliste

RELEVE D ETAT DU PONT DES GRANDS-CRÊTS. On a procédé une auscultation visuelle entre le 23 et le 29 mars 2007.

LA MESURE DE PRESSION PRINCIPE DE BASE

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

La prévention des intoxications dans les silos à fourrage

Projet ANR. Bruno Capra - OXAND. 04/06/2015 CEOS.fr - Journée de restitution (Paris) B. CAPRA

MISE À LA TERRE POUR LA SÉCURITÉ ÉLECTRIQUE

Auscultation par thermographie infrarouge des ouvrages routiers

B1 Cahiers des charges

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

TP n 1: Initiation au laboratoire

I. Définitions et exigences

Les dimensions mentionnées sont pour la plupart reprises dans la réglementation (STS54, NBN EN 3509), RGPT, arrêté royal du 07/07/97)

Etude expérimentale et numérique de la Sédimentation/Consolidation de sols à très forte teneur en eau

1.2. REALISATION DES OPERATIONS DE PRELEVEMENTS ET D ANALYSES

N09 Viaduc de Chillon

Initiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI

PROPOSITION TECHNIQUE ET FINANCIERE

Ressources pour l école élémentaire

Projet SENTINELLE Appel àprojets «CO 2»Déc. 2007

Masse volumique et densité relative à 20 C

ANNEXE J POTEAUX TESTÉS SELON UN CHARGEMENT STATIQUE ET TESTÉS SELON UN CHARGEMENT CYCLIQUE ET STATIQUE

Physique Chimie. Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl -,

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET A.1

La soudure à l arc. électrique. Jean-Claude Guichard. Groupe Eyrolles, 2006, ISBN :

Chapitre Contenu Page. 14 Restauration du béton 383

Fiche de lecture du projet de fin d étude

Étude d'un appareillage de compactage statique et de mesure de la perméabilité des sols fins argileux

TRAVAUX PRATIQUESDE BIOCHIMIE L1

Projet de parc éolien en mer au large de Courseulles-sur-Mer

INSCRIPTION, CLASSEMENT ET EMBALLAGE. Communication de l expert de l Afrique du Sud

Faculté des Sciences Mathématiques, Physiques et Naturelles de Tunis

Institut de recherche multidisciplinaire focalisé sur le développement durable urbain

STANDARD DE CONSTRUCTION CONDUITS, ATTACHES ET RACCORDS DE

Le béton léger prêt à l emploi, la solution idéale pour les applications intérieures et extérieures

Construire des Ouvrages d'art en Béton Établissement des plans de contrôle Application à un cas concret : Le viaduc de Taulhac RN88

C0nstruire une mais0n. Sommaire

Normes au feu des applications électrotechniques et électroniques :

Integrated Ceramics. Une flexibilité. fascinante.

Campagne de mesures d exposition aux fibres d amiante par microscopie électronique à transmission analytique (META)

Le partenaire de votre innovation technologique

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

P. VALLON - Retraitement en place à froid - Juillet 2009

Molécules et Liaison chimique

>I Maçonnerie I Escaliers

Avis sur la 1 ère révision du schéma d'aménagement et de gestion des eaux «Nappes profondes de Gironde»

Mario Geiger octobre 08 ÉVAPORATION SOUS VIDE

CHROMATOGRAPHE BTEX GC 5000 BTX

Carport Evolution 1 Voiture Adossant

Rampes et garde-corps

MESURE DE LA TEMPERATURE

Contrôle thermographique Tarifs et prestations :

LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES

Les rencontres de l Agence de l eau Clermont Ferrand 10 janvier TECHNIQUES D EPURATION Dispositifs agréés Abdel LAKEL, CSTB

Produits préfabriqués lourds

Fiche technique Ligne de vie SECURIFIL industrie

pro-part Ficha técnica Applications recommandées Matériaux Supports

ROC. ROBUST Bouche circulaire de soufflage et de reprise

Présentation des projets de recherche BLOWOUT et METANE. Journée technique du Cedre. Brest 14 novembre 2013

exigences des standards ISO 9001: 2008 OHSAS 18001:2007 et sa mise en place dans une entreprise de la catégorie des petites et moyennes entreprises.

RESEAUX DE DISTRIBUTION DE GAZ REGLES TECHNIQUES ET ESSAIS SOMMAIRE

DÉVERSEMENT ÉLASTIQUE D UNE POUTRE À SECTION BI-SYMÉTRIQUE SOUMISE À DES MOMENTS D EXTRÉMITÉ ET UNE CHARGE RÉPARTIE OU CONCENTRÉE

Technologie des contacteurs gaz liquide : cas des colonnes à plateaux et à garnissage. M. Prévost

2.7 Le bétonnage par temps chaud par temps froid

Le bac à graisses PRETRAITEMENT. Schéma de principe. Volume du bac à graisses. Pose

SYLLABUS SEMESTRE 9 Année

BROSSES ANTISTATIQUES GUIDE TECHNIQUE

SOFARTHRO.com. Réparation arthroscopique de la coiffe des rotateurs par bandelettes ou fils : étude comparative et prospective

Prise en compte des Eurocodes dans le dimensionnement d ouvrages d art courant en béton armé. Comparaison avec «l ancienne» réglementation.

Enclosures & Cabinets for Special Requirements comercial@delvalle.es LUXOR IP67. Armoire d acier inoxydable

DOCTEUR DE L ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES. Thai Quang NGUYEN

Colle époxydique multi usages, à 2 composants

Linstallation d un escalier dans la. un escalier de béton à double quart tournant en kit. Construire soi-même LABEL. Label. Label D E I S O N L A

MONTREAL NOTICE DE MONTAGE. Réf Carport une place à toit plat 298 x 500 cm. Charge tolérée (neige) : 100 kg/m2 Hauteur utile : 235 cm

Voie Romaine F Maizières-lès-Metz Tél : +33 (0) Fax : +33 (

Projet SETHER Appel à projets Adrien Patenôtre, POWEO

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

IR Temp 210. Thermomètre infrarouge. Des techniques sur mesure

C.F.A.O. : Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur.

INTERVENIR SUR LE BATI ANCIEN

Les solutions. Chapitre 2 - Modèle. 1 Définitions sur les solutions. 2 Concentration massique d une solution. 3 Dilution d une solution

CHAPITRE 2 : Structure électronique des molécules

Contenu de la présentation Programme

GENERALITES SUR LA MESURE DE TEMPERATURE

ACOUSTIQUE REGLEMENTATION ISOLEMENT AUX BRUITS AÉRIENS ISOLEMENT AUX BRUITS DE CHOCS

Contribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l onduleur basse tension

La gestion des contraintes pour modéliser les stratégies humaines d'ordonnancement et concevoir des interfaces homme-machine ergonomiques

Sommaire Table des matières

Murs poutres & planchers

Synthèse des réponses au questionnaire

A B C Eau Eau savonneuse Eau + détergent

Défauts dan les sachets souples état date stérilisables en autoclave nouveau 31/05/2002 Caractérisation et classification

Météo Marine. Benjamin Aymard. Cours CNIF 18 Février 2014 Université Pierre et Marie Curie. ./IMAGES/logo-n

PENDANTS à PLAFOND Pour USI/Anesthésie

Liste des sujets de mastère MIS 2011/2012

DIAGNOSTIQUEUR IMMOBILIER

LE CETIME votre partenaire pour le progrès et l innovation:

Toitures plates.

InfraLab. Analyseur de Viande. Production. Assurance Qualité. Laboratoire. Contrôle Qualité. The Measure of Quality

Transcription:

XII èmes Journées Nationales Génie Côtier Génie Civil Cherbourg, 1-14 juin 01 DOI:10.5150/jngcgc.01.075-E Editions Paralia CFL disponible en ligne http://www.paralia.fr available online Détermination expérimentale du coefficient de diffusion des ions chlorures dans le béton armé Nora EL AMRI 1, Mohamed SABBAR, Hamid CHAKIR, Ghita MANGOUB 1 1. Faculté des Sciences Techniques de Settat Maroc.. Faculté des Sciences Ben M Sik Casablanca, Maroc. noraelamri@gmail.com Résumé : La durabilité des ouvrages en béton armé en milieu marin est liée à la pénétration d'agents agressifs tels que les ions chlorure qui contribuent à la corrosion des armatures. L évaluation de ce paramètre peut notamment aider au choix de formules de béton adaptées à l environnement considéré ou contribuer au diagnostic d ouvrages existants. Dans le présent travail, nous allons décrire une procédure de détermination de ce coefficient applicable au divers béton durcis ayant acquit une résistance notable. Cette procédure est faite au laboratoire par des essais accélérés. La diffusion des chlorures est simulée et les fronts de diffusion ont été calculés. Mots-clés : Bétons durcis Essais destructifs Essais accélérés Coefficient de diffusion Perméabilité Porosité Durabilité Ions de chlorures 1. Introduction La corrosion des armatures dans les ouvrages en béton armé est due principalement à la pénétration d agents agressifs provenant du milieu extérieur à travers la porosité ou les fissures (NGUYEN et al., 005). Parmi ces agents, figurent principalement les ions chlorures présents dans l eau de mer. La pénétration est le résultat de plusieurs processus qui diffèrent selon l état de saturation des matériaux. Dans le cas des ouvrages immergés dans l eau de mer, la diffusion est le phénomène principal de transport puisque le matériau est en état de saturation totale. Cette diffusion est due à la différence de concentration ionique entre l extérieur et l intérieur (DEBY, 008). Nous allons présenter plusieurs essais au laboratoire sur les indicateurs de la durabilité du béton durci. Les premiers essais concernent la perméabilité à l oxygène, les seconds essais concernent la détermination de la porosité et les troisièmes essais sont relatifs à la détermination du coefficient de diffusion qui sera utilisé pour les simulations de l équation de diffusion. Le choix des protocoles expérimentaux sont effectués en se référant aux travaux de (CARLIER et al., 007 ; FOKWA & BERTHAUD, 007 ; PERALTA & BANGI, 003). 695

Thème 4 Ouvrages portuaires et offshore - Détermination expérimentale des indicateurs de durabilité Pour ces essais, le choix des indicateurs de la perméabilité, de la porosité et la détermination du coefficient de diffusion est fait dans le but de caractériser la durabilité d un béton durci. Les échantillons sont prélevés par carottage sur plusieurs structures destinées à des ouvrages maritimes. Leurs dimensions sont de 15 cm de diamètre et de 5 cm d épaisseur. Ils sont réalisés par découpage sur ouvrage ou sur élément préfabriqué. Sur le tableau 1, les différents types d ouvrages testés, dans un environnement marin, sont présentés. Tableau 1. Ouvrages analysés. Nature de l ouvrage N de référence Pré poutre 1, 3, 6 Palme, 4, 10, 11, 14 poteau 5, 7, 9, 1, 13, 15, 16.1 Détermination de la perméabilité à l oxygène La présente expérience a pour objet de définir l essai de perméabilité à l oxygène des corps d épreuve en béton durci. L essai consiste à soumettre un corps d épreuve cylindrique à un gradient de pression constant. La perméabilité est déterminée à partir de la mesure du flux en régime permanent. Pour la détermination de la perméabilité au gaz spécifique d un béton donné, les éprouvettes sont recouvertes sur leurs faces latérales d un film en papier aluminium adhésif et sont étuvés à 105 C jusqu à masse constante. L appareillage utilisé est un perméamètre à charge constante composé d une cellule permettant de mesurer la perméabilité de corps d épreuve de diamètre 15 cm, d un dispositif comprenant une bouteille d oxygène et une bouteille d air industriel munies de détendeurs pouvant maintenir le niveau de pression et de trois débitmètres à bulle. La formule suivante donne la perméabilité de chaque corps d épreuve : Pa Q L k (1) A ( P0 Pa ) Avec : V Q () t moy L : épaisseur du corps d épreuve k : perméabilité P 0 : Pression absolue à l entrée P a : Pression atmosphérique Q : débit volumique A : section du corps d épreuve 696

XII èmes Journées Nationales Génie Côtier Génie Civil Cherbourg, 1-14 juin 01 V : portion volumique entre deux repères du débitmètre à bulle t moy : moyenne des temps de parcours : Viscosité dynamique de l oxygène (,0 10-5 Pa s à 0 C) Toutes les variables sont en unités S.I. Sur la figure 1 les résultats présentés sont relatifs au béton 65, pris par carottage dans les ouvrages du tableau 1. Le choix des essais relatifs à 7 jours, 8 jours et 56 jours est fait dans un souci de comparaison puisque les résultats de la perméabilité à l oxygène dépendent du nombre de jours. Il existe un état où la perméabilité à l oxygène est constante qui est estimé dans ces expériences à 56 jours. En effet, quelques essais ont été effectués auparavant sur quelques carottes à 90 jours et donnent les mêmes tendances. Perméabilité à l'oxygène (10e -18 m ) 3500 3000 500 000 1500 1000 500 0 1 3 4 5 6 7 8 9 1011113141516 7 jours 8 jours 56 jours Différents types d'ouvrage Figure 1. Perméabilité à l Oxygène pour différents ouvrage et pour un béton 65.. Détermination de la masse volumique et de la porosité accessible à l eau L objet de l essai est la détermination de la masse volumique apparente, la porosité ouverte et la porosité totale. La porosité totale est la somme de la porosité ouverte et la porosité fermée. La porosité ouverte est la porosité accessible à l eau. Elle représente le rapport du volume total des pores ouverts dans un corps d épreuve à son volume apparent. La porosité fermée est le rapport du volume total des pores qui ne sont pas pénétrés par le liquide d immersion à son volume apparent. L appareillage est constitué d une étuve, d une balance hydrostatique, d un appareillage à vide, d un thermomètre, d un liquide d imbibition, d un dessiccateur et d un récipient de volume suffisant pour permettre l immersion totale du corps d épreuve. Les expressions utilisées sont : M air M sec E *100 (3) M M air eau 697

Thème 4 Ouvrages portuaires et offshore M sec d (4) M M air eau d La masse volumique apparente. Ε La porosité accessible à l eau. M eau La masse du corps d épreuve immergé dans l eau. M air La masse, du corps d épreuve imbibé. M sec La masse du corps d épreuve après étuvage à 105 C. Pour les mêmes ouvrages mentionnés dans le tableau 1, la porosité est présentée sur la figure. Ces résultats permettent de constater que la porosité reste du même ordre de grandeur pendant la durée de 56 jours. Porosité (%) Porosité 9,6 9,5 9,4 9,3 9, 9,1 9 8,9 8,8 1 3 4 5 6 7 8 9 101111314151617 Differents types d'ouvrages 7 jours 8 jours 56 jours Figure. La porosité pour différents ouvrages en béton 65..3 Détermination du coefficient de diffusion des chlorures dans le béton durci Dans cet essai, le coefficient de diffusion des ions chlorures dans le béton durci est déterminé. Ce béton est un béton ayant acquis une résistance notable Trois éprouvettes de dimensions 15 cm et 5 cm sont réalisées et découpées d une manière humide. Après essuyage avec un chiffon, les éprouvettes sont soumises sous vide pendant 3 heures. Ensuite les éprouvettes sont immergées dans une solution saturée de Ca(OH) pendant 18 heures. On présente sur la figure 3 l appareillage utilisé pour les essais. La mesure de la profondeur de pénétration des chlorures se fait de la manière suivante : Un potentiel électrique externe est appliqué à travers l échantillon et force les ions chlorures à migrer dans l échantillon. L éprouvette est découpée en deux et ce parallèlement à son axe. La solution de nitrate d argent 0,1 M est étalée sur une des sections obtenues. Après environ 15 minutes, la profondeur de pénétration des chlorures 698

XII èmes Journées Nationales Génie Côtier Génie Civil Cherbourg, 1-14 juin 01 sera visible. De part et d autre du centre de la section testée, la mesure, de la profondeur de pénétration, est faite en 7 points espacés de 10 mm. Les résultats des essais relatifs à la diffusion des ions de chlorure dans le béton durci sont présentés sur la figure 4. Figure 3. Dispositif expérimental de la diffusion des chlorures. Figure 4. Front de la diffusion. Le coefficient de diffusion est calculé à partir de l équation : 0,03973T L 73T L x D xd 0,038 U t U Avec : d nssm (5) 699

Thème 4 Ouvrages portuaires et offshore D nssm : Coefficient de diffusion en régime non stationnaire en m /s T : Température moyenne des températures initiale et finales en C L : Epaisseur de l échantillon en mm U : Tension appliquée en V x d : Valeur moyenne de la pénétration des chlorures en mm t : Durée du test en heures Les résultats du coefficient de diffusion sont présentés sur la figure 5. La valeur utilisée pour la simulation numérique est,5 10-1 m /s. Coefficient de Diffusion *E-1 15 Coefficient de duffision *E-1 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 7 jours 8 jours 56 jours Ouvrages en béton Figure 5. Résultats du coefficient de diffusion. 3. Equation de diffusion Le coefficient de diffusion D est la constante de proportionnalité entre le flux J d une particule et le gradient de sa concentration C. De ce postulat, Fick en écrivit sa première équation : J D grad C (6) Cette loi a été énoncée par Fick aussi sous la forme de l équation unidimensionnelle suivante : C( D C( (7) t x Dans le cas bidimensionnel, l équation de diffusion s écrie en coordonnées cartésiennes sous la forme: C( y, D C( y, C( y, (8) t x y La solution est donnée par : A ( x² y²) C( y, exp D t (9) 4 4 D t 700

XII èmes Journées Nationales Génie Côtier Génie Civil Cherbourg, 1-14 juin 01 La représentation qualitative faite sur la figure 6 montre l évolution du phénomène de diffusion à titre indicatif. En effet, pour une valeur initiale de la concentration introduite au centre de la section (C=1 par exemple), la diffusion se produit d une manière symetrique de part et d autre du centre. Figure 6. Schématisation de la diffusion bidimensionnelle Les particules localisées à l endroit où elles étaient introduites diffusent vers les voisinages de leurs emplacements d origine de façon à homogénéiser la répartition. 4. Conclusion et perspectives Les indicateurs de durabilité et en particulier le coefficient de diffusion sont aujourd hui des paramètres indispensables dans l évaluation des durées de vie des ouvrages en béton armé. Ils jouent un rôle majeur dans la modélisation des structures et dans la détermination de l épaisseur d enrobage qui répand aux exigences demandées. Reste à noter que les modes opératoires ainsi que les solutions analytiques ne sont désormais pas standards. La résolution analytique représente une vaste gamme de méthodologies allant des plus simples aux plus compliquées mais qui sont toutes basées sur des approximations. Les expériences que nous avons représentées sont basées sur la norme européenne, elles utilisent des approximations allant dans le sens de la sécurité et donnent des résultats fiables servant d élément de base pour la modélisation des ouvrages en béton. Une modélisation numérique sera indispensable pour prévoir le comportement du milieu. On aura aussi à réfléchir sur les modes expérimentaux existants pour la détermination du coefficient de la diffusion et voir les possibilités de mise en évidence d autres modes non destructifs et réalisables. 701

Thème 4 Ouvrages portuaires et offshore 5. Références CARLIER J.-P., FAN-CHAO G., BURLION N. (007). Evaluation expérimentale des propriétés hydrodynamiques des matériaux cimentaires. 18 ème Congrès français de mécanique, Grenoble, 7-31 août. DEBY M.F. (008). Approche probabiliste de la durabilité des bétons en environnement marin. Thèse de doctorat de l université de Toulouse. FOKWA D., BERTHAUD Y. (007). Mesure de la ténacité du béton par corrosion accélérée et corrélation d images. 18 ème Congrès français de mécanique, Grenoble, 7-31 août. NGUYEN Q.T., CARE S., BERTHAUD Y., MILLARD A. (005). Fissuration du béton soumis à la corrosion. L objet. Volume 8, n, pp 1-15. NGUYEN Q.T., BERTHAUD Y., CARE S., L'HOSTIS V., MILLARD A. (005). Etude expérimentale et modélisation du couplage corrosion - fissuration dans le béton armé. 17 ème Congrès français de mécanique, Troyes, 9 août septembre. PERALTA P.N., BANGI A.P. (003). A nonlinear regression technique for calculating the average diffusion coefficient of wood during drying. Wood and Fiber Science, (3), pp 401-408. 70