L2-1/3 Relation entre corrosion et fissuration du béton Acronyme : APPLET Titre complet : Durée de vie des ouvrages : Approche Prédictive Performantielle et probabiliste Dates de début et de fin du projet : 24-05-2007 / 24-11-2010 Durée 42 mois Date 17-03-2009 Auteurs : A. CASTEL, R. FRANÇOIS (LMDC) Dates des versions révisées : 28-09-2009 Projet financé par l'agence Nationale de la Recherche sous l'égide du Réseau Génie Civil et Urbain (2006) Niveau de diffusion PU Public X CO Confidentiel
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 2/17 Table des matières 1 Introduction... 4 2 Programme expérimental sur murs en Béton Armé... 5 3 Principaux résultats expérimentaux... 8 3.1 Profils de chlorures totaux... 8 3.2 Résistances de polarisation... 8 3.3 Faciès de corrosion -initiation de la fissuration de corrosion... 10 3.4 Pertes de masse... 12 3.5 Relation entre taux de corrosion et ouverture des fissures... 13 4 Conclusions... 16 5 Références bibliographiques... 17
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APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 4/17 1 Introduction La corrosion des armatures du béton armé se traduit par la création d oxydes qui évoluent dans un premier temps dans la porosité du béton et les défauts de l interface acier-béton avant de provoquer une fissuration du béton d enrobage lors de leur solidification en présence d oxygène. La création de ces fissures est un signe visible de la corrosion et présente le potentiel d une détermination nondestructive du niveau de corrosion atteint. La relation entre l ouverture des fissures créées par la corrosion et le taux de perte de masse des armatures est donc une donnée essentielle pour les Maîtres d ouvrages. Ce rapport présente des expérimentations visant à préciser la relation entre le développement de la corrosion et la fissuration du béton d enrobage, en prenant en compte les défauts d interface et leurs conséquence sur le faciès de corrosion.
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 5/17 2 Programme expérimental sur murs en Béton Armé L objectif de ce travail est principalement de clarifier le rôle de la qualité de l interface acier-béton dans un premier sur le faciès de corrosion puis à plus long terme sur la fissuration. Pour générer des défauts à l interface acier béton, des murs de grande hauteur comportant les barres horizontales PVC- Acier ont été fabriqués. Les vides créés sont donc ceux liés au «Top-bar effect». Ils apparaissent systématiquement sous les armatures situées en hauteur et, inversement, les armatures situées en bas du mur présentent une interface parfaite. La géométrie des éléments de grande hauteur coulés pour ce travail de recherche est donnée dans la Figure 1. Chaque mur contient dix armatures. Figure 1 : Murs de grande hauteur pour générer des défauts d interface et direction de mise en place du béton
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 6/17 Figure 2 : Configuration des barres Acier-PVC afin d'éviter les effets de bord Un objectif important était d'éviter les effets de bord qui perturbent systématiquement le processus de corrosion dès que l'acier dépasse de l'éprouvette de béton. Pour cela, une barre mi acier mi PVC a été mise au point (Fig.2). En effets, la barre en aciers HA12 de 100 mm de longueur sera totalement enrobées de béton, seules les parties en PVC sortiront du béton. L acier, usiné comme présenté dans la figure 2, est emboité dans un tube de PVC creux puis collé afin que la liaison soit suffisamment résistante lors de la mise en place du béton. Les tubes en PVC étant creux, un fil électrique est soudé à l acier afin de suivre régulièrement la corrosion par mesure électrochimique. Après la période de cure de 28 jours où les murs ont été conservés dans l eau à 20 C, les éléments de grande hauteur ont été débités par sciage en éprouvettes de petite taille ne comportant qu'une barre (Fig.3a). Un sciage supplémentaire est réalisé transversalement à travers le PVC pour observation de l interface acier-béton. Une couche de résine époxy spécifique est ensuite placée sur les surfaces latérales des éprouvettes et au bout des tubes de PVC afin d empêcher les échanges d air et d humidité et la pénétration des chlorures dans la direction longitudinale aux barres PVC-Acier. La figure 3b présente une illustration du type de vide obtenu et la localisation de ces vides par rapport à l épaisseur d enrobage minimale fixée à 6 ou 15mm. La corrosion résultera de la pénétration des chlorures à travers ces 6 ou 15mm d enrobage (dans les autres directions environ 45 mm) situés côté vide. Ces éprouvettes sont ensuite stockées dans l'ambiance de vieillissement désirée. Les observations des interfaces (PVC-béton) ont montré que les deux armatures situées en bas des murs ne présentent pas de défaut d interface. Les huit autres présentent des défauts importants. L évolution de la taille des vides est très dispersée en fonction de la hauteur. Des mesures de porosité accessible à l eau ont aussi été réalisées à différente hauteur. Les résultats ont montré que la porosité varie d environ 15% à 20% entre le haut et le bas. Le béton en bas de mur a une porosité d environ 11,5% et en partie supérieure, la porosité atteint 14%. La corrosion devant être naturelle et les essais d une durée adaptée à un travail de thèse, deux modes de conservation ont été définis correspondant à deux murs (série D et série E) : - Série B et D : Séchage des éprouvettes en étuve à 50 o C jusqu à atteindre une masse constante puis immersion dans de l eau salée (35 g/l de NaCl). Dans ce cas les chlorures atteignent immédiatement l armature par convection. Ce mode de conservation permet de supprimer la phase d initiation du processus de corrosion. Ensuite, pour accélérer la corrosion, les éprouvettes sont soumises à des cycles 7 jours en eau salée et 15 jours de séchage (20 o C et 60HR%). - Série C et E : Pour étudier la phase d initiation du processus de corrosion et notamment le taux de chlorure critique conduisant au démarrage de la corrosion, une seconde série d éprouvette est placée saturée en eau dans l eau salée (transfert des chlorures par diffusion
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 7/17 pure en milieu saturé). Puis, dés le démarrage de la corrosion, ces éprouvettes ont été exposées aux même cycles de séchage puis d immersion que celles de la série précédente. Le démarrage de la corrosion est détecté par mesure de résistance de polarisation. (a) Eprouvettes après sciage (b) Vue d un défaut au video-microscope localisation des vide par rapport à la localisation de l épaisseur d enrobage minimale Figure 3 : Détails concernant les éprouvettes de petite taille obtenue après sciage Figure 4 : Localisation des prélèvements de poudre de béton pour la mesure des profils en chlore
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 8/17 3 Principaux résultats expérimentaux 3.1 Profils de chlorures totaux Les profils de chlorure totaux mesurés sur les échantillons de la série E (identique à la série C) entre 3 et 35 semaines de vieillissement sont présentés dans la Figure 5. Figure 5 : Profils de chlorures mesurés sur les échantillons du groupe E à différentes échéances Les taux de chlorure totaux au niveau de l acier à 15 mm atteignent le taux critique proposé par RI- LEM (0,45%) avant 11 semaines (probablement après 9 à 10 semaines). Le taux proposé par ACI (0,2%) a été atteint sans doute quelques semaines avant (probablement après 5 à 6 semaines). Pour les éprouvettes avec 6 mm d enrobage, ces taux critiques sont atteints après moins de 3 semaines. Les taux mesurés augmentent avec le temps pour atteindre 1,8% après 35 semaines sur l échantillon E08. On peut noter que l échantillon E01 (bas du mur) n a atteint que 0,9% après 35 semaines. Cet écart entre E08 et E01 pourrait être attribuable en partie à la différence de porosité mesurée sur les échantillons de béton prélevés en haut et en bas des murs. Pour les série B et D, les profiles ont été mesurés après la première immersion en eau salée. Les taux de chlorure totaux au niveau de l acier (6 ou 15mm) atteignaient environ 1% de la masse de ciment. Par conséquent, par convection, le taux de chlorure totaux au niveau de l acier avait atteint immédiatement une valeur deux fois plus élevée que le taux critique proposé par RILEM et quatre fois plus élevée que celui proposé par ACI. 3.2 Résistances de polarisation Le Tableau 1 rappelle selon (Millard et al., 2001 ; Law et al., 2004) l ordre de grandeur de l activité de corrosion en fonction des valeurs de résistance de polarisation mesurées. Les densités de courant de corrosion déduites des valeurs de résistance de polarisation sont aussi précisées. Vitesse de Corrosion Résistance de Polarisation Rp (kω cm2) Densité de Courant de Corrosion icorr (µa/cm2) Etat Passif > 250 < 0.2 Faible/modérée 250 ~ 25 0.2 ~ 1 Elevée 25 ~2.5 1 ~ 10 Très élevée < 2.5 > 10 Tableau 1: Corrélation entre Rp, icorr et l activité de corrosion Les Figures 6 et 7 présentent l évolution de la résistance de polarisation (Rp) des échantillons de la série D et E (15 mm d enrobage) respectivement en fonction du temps. Tous ne sont pas présentés sur ces figures pour des raisons de lisibilité. En ce qui concerne la série D, les résistances de polarisation sont relativement faibles (comprises entre 40 et 110 kω cm 2 ) dès le début de la campagne de mesure. La corrosion est active (vitesse faible) puisque le taux de chlorure au niveau des aciers a atteint 0,8 % de la masse de ciment immédiatement par convection. Cette figure montre que les courbes correspondant aux échantillons D01 et D02, situés en bas du mur, donc sans défaut d interface, présente une résistance de polarisation plus élevée (pour le D01 surtout) que les autres tant que la fissuration due à
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 9/17 la corrosion n est pas apparue. En effet, les éprouvettes D01 et D02 ont présentées une fissuration de corrosion après environ 20 semaines. L aspect fissuration de corrosion de l ensemble des éprouvettes sera discuté en détail plus tard. Tant que l échantillon n est pas fissuré, une bonne adhésion entre l acier et le béton semble significativement réduire la vitesse de corrosion. En effet, D01 (au plus bas du mur donc sans défaut) présente une Rp supérieure à 80 kω cm 2, D02 présente des Rp supérieures à 40 kω cm 2. Pour les autres éprouvettes, où les défauts d interface sont très importants, les résistances de polarisation deviennent rapidement inférieures à 10 kω cm 2, donc se situent dans le domaine des vitesses de corrosion élevées. De façon logique, dès que les éprouvettes D01 et D02 se fissurent, leur activité de corrosion augmente pour se situer au niveau de celles des autres éprouvettes avec défaut d interface qui ne sont pourtant toujours pas fissurées. Le taux critique de chlorure pour le démarrage de la corrosion n est pas accessible sur les éprouvettes issues du mur D étant donné le mode de transfert des chlorures par convection. Le seul résultat à noter est que, 0,8% de la masse de ciment de chlorures totaux est suffisant pour le démarrage de la corrosion (Rp < 250 kω cm 2 ) quelle que soit la qualité de l interface acier-béton. Il est donc clair qu une bonne adhésion entre l acier et le béton n empêche pas le démarrage de la corrosion. Cela contribue uniquement à limiter la vitesse de corrosion. Figure 6 : Evolution de la résistance de polarisation (Rp) des échantillons de la série D en fonction du temps En ce qui concerne la série E (Fig.7), les résistances de polarisation sont élevées durant les huit premières semaines pour la totalité des éprouvettes. L acier est alors à l état passif (Rp > 450 kω cm 2 ) puisque les chlorures n ont pas encore atteint les armatures en quantité suffisante. Les éprouvettes E03 et E09 (avec défauts d interface) sont les premières à montrer une chute de résistance de polarisation après 8 semaines d immersion dans l eau salée. A cette échéance, d après la Fig.7, le taux de chlorure au niveau des aciers devait être compris entre le taux critique ACI de 0,2% et le taux critique RILEM fixé à 0,45%. S en suit une période de fluctuation des Rp. Puis, après une période comprise entre 15 et 18 semaines de vieillissement, toutes les éprouvettes avec défaut d interface (E03 à E09) présentent une résistance de polarisation inférieure à 250 kω cm 2 et quittent donc définitivement leur état passif initial pour une corrosion de niveau faible. A cette échéance, les taux de chlorure au niveau des aciers sont d environ 0,6 à 0,7% de la masse de ciment. Les éprouvettes sans défaut d interface (E01 et E02) semblent résister à la corrosion plus longtemps puisque la chute de résistance de polarisation intervient après 28 et 32 semaines respectivement pour E02 et E01. D après la Figure 7, certainement du fait d une porosité plus faible, le taux de chlorures totaux au niveau de l acier sur ces deux échantillons était d environ 0,6 à 0,8% de la masse de ciment ; donc en cohérence avec les taux qui ont conduit au démarrage de la corrosion sur les échantillons avec défaut d interface.
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 10/17 Figure 7 : Evolution de la résistance de polarisation (Rp) des échantillons de la série D en fonction du temps Après 56 semaines (aucun échantillon fissuré jusqu à cette échéance) de vieillissement et donc 38 semaines de cycle d humidification en eau salée et de séchage (début des cycles après 18 semaines), les résistances de polarisation des échantillons avec défaut d interface (E03 à E9) sont quasiment toutes identiques et comprises entre 12 et 20 kω cm 2 donc démontrant une activité de corrosion élevée. Pour les deux éprouvettes sans défaut d interface, les valeurs de résistance de polarisation sont nettement supérieures (50 et 130 kω cm 2 respectivement pour E01 et E02) démontrant une activité de corrosion toujours faible. Ceci semble encore une fois montrer qu une bonne la qualité de l interface peut réduire significativement la cinétique de corrosion, confirmant les résultats obtenus sur la série D. En ce qui concerne les échantillons avec 6 mm de béton d enrobage (séries B et C), les conclusions sont identiques à celles obtenues sur les échantillons des séries D et E. Pour la série C, la période d initiation est plus courte que celle observée sur la série E (2 semaines environ) du fait d un enrobage plus faible. Cette période de deux semaines de phase d initiation est cohérente avec les profils en chlore présentés dans la Figure 6. 3.3 Faciès de corrosion -initiation de la fissuration de corrosion L initiation de la fissuration du béton d enrobage due à l expansion de la rouille à été atteinte sur l ensemble des échantillons de la série D. Les échantillons du bas (sans défaut d interface D01 et D02) se sont fissurés les premiers après environ 20 semaines. Si l on observe la Figure 6, la cinétique de corrosion de D01 et D02 est significativement ralentie lorsque la cohésion acier-béton est de bonne qualité donc avant l échéance de la fissuration à 20 semaines. Après l initiation de cette fissuration, les cinétiques de corrosion de D01 et D02 deviennent comparables à celle des échantillons avec défaut d interface. La fissuration des échantillons avec défaut d interface D03 à D10 est apparue après 30 à 35 semaines. En revanche, seuls les échantillons E01 et E02 (sans défaut d interface) de la série E se sont fissurés après 56 semaines de vieillissement. Les échantillons E03 à E10 ne présentaient aucune fissure après 56 semaines. Les Figures 8 et 9 présentent pour illustration l état de corrosion des armatures des échantillons E01 et E05 après 56 semaines de vieillissement, donc juste après l apparition de la fissuration sur E01. L échantillon E05 n est toujours pas fissuré à cette échéance. Pour E05, la partie de surface corrodée est celle concernée par le «Top-bar effect». Le faciès de corrosion sur la partie de surface concernée par le «Top-bar effect» est généralisé. La surface opposée ne présente pas de corrosion. Pour l échantillon E01 qui ne présente pas de défaut d interface acier-béton, seule une piqûre localisée est observable. C est cette piqûre qui a causé la fissuration du béton. Au contraire, bien que la corrosion soit beaucoup plus importante sur E05 (ce qui est cohérent avec les mesures de résistance de polarisation), la fissuration du béton n est pas encore observable. La raison est liée au fait que les produits de corrosion doivent d abord remplir le vide avant d atteindre le béton et exercer une pression pour initier la fissuration. Les vides contribuent donc à retarder la fissuration malgré une cinétique de corrosion bien plus élevée. C est pourquoi les échan-
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 11/17 tillons qui ont fissuré en premier sont les D01, D02, E01 et E02. Figure 8 : Corrosion localisée observée sur l échantillon E01 sans défaut d interface après 56 semaines de vieillissement Figure 9 : Corrosion généralisée observée sur la surface de décohésion acier-béton de l échantillon E05 après 56 semaines de vieillissement La figure 10 qui montre des images des aciers de la série C confirme tout à fait les faciès observés sur les séries D et E avec une corrosion généralisée lorsque la surface d acier est située en regard des vides (côté bas) et une surface opposées au vide faiblement ou non corrodée. Lorsque l interface acier-béton est parfaite, une corrosion par piqûre est observée. Figure 10 : Faciès typiques de corrosion observés sur les aciers de la série C en fonction de la hauteur des barres (bas = côté décohésion, haut = côté opposé à la décohésion) Pour les éprouvettes de la série C avec défaut d interface, la fissuration est atteinte après environ 33 semaines pour les éprouvettes sans défaut (C01 et C02). En comparant avec les éprouvettes E01 et E02, un décalage de 25 semaines est observé. Ce décalage correspond au raccourcissement de la pé-
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 12/17 riode d initiation des éprouvettes de la série C du fait d un enrobage de seulement 6 mm (cf. section 2.2). Pour les éprouvettes C03 à C10 avec décohésion, la fissuration apparait pour une durée moyenne d exposition de 45 semaines. Encore une fois, la présence de défaut allonge la durée nécessaire pour atteindre la fissuration. Pour les éprouvettes de la série B, la fissuration est obtenue pour des durées similaires à celles observées sur les éprouvettes de la série D. En effet, du fait du mode de conditionnement initial, la durée de la phase d initiation est quasi identique (et nulle) pour les deux séries. 3.4 Pertes de masse Le Tableau 2 présente les pertes de masse mesurées et les pertes de masse calculées à partir de la mesure de la résistance de polarisation, en relation avec le temps pour les séries B et C. La densité de courant de corrosion, déduite de la mesure de résistance de polarisation, permet de calculer la perte de masse à partir de la loi de Faraday : icorr At m = (1) F W / z où i corr est la densité de courant de corrosion, A est la surface d acier polarisée, t est le temps, F est la constante de Faraday (96500 C/mol), m est la perte de masse, W m est la masse molaire (55.85 g/mol pour l acier) et z est le nombre d électrons transférés par atome (2 pour Fe Fe 2+ + 2e-). temps Mesurées Δm réel Calculées Δm (g) (semaines) (g) rapport Δm/Δm réel B10* 85 1.53 2.58 1.68 B09 27 1.08 0.64 0.59 B08 85 4.98 4.78 0.96 B07 15 0.10 0.19 1.99 B06 85 4.00 4.88 1.22 B05 85 5.67 6.35 1.12 B04 85 4.44 6.43 1.45 B03 15 0.22 0.37 1.15 B02 48 2.28 2.53 1.11 B01 85 3.07 3.17 1.03 C10 105 3.60 2.84 0.79 C09 45 1.4 0.31 0.22 C08 105 3.60 2.40 0.67 C07 36 0.54 0.14 0.27 C06 105 3.24 2.04 0.63 C05 105 3.01 2.38 0.79 C04 105 2.95 2.28 0.77 C03 66 1.96 1.19 0.61 C02 45 0.38 0.45 1.18 C01 105 0.61 0.58 0.96 Tableau 2 : Comparaison entre pertes de masse mesurées et calculées La Figure 11 présente une comparaison entre pertes de masse mesurées et calculées sur les groupes B et C. Une concordance satisfaisante entre la mesure et le calcul est observée. m
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 13/17 Figure 11 : Comparaison entre pertes de masse mesurées et calculées. 3.5 Relation entre taux de corrosion et ouverture des fissures Deux modèles permettant de lier l ouverture des fissures de corrosion à la réduction de section d acier en regard des fissures ont été développés. Un premier modèle permet d évaluer la perte de section par piqûre (notée ΔA s ) (Vidal et al, 2004) et le second la réduction de section généralisée moyenne (notée ΔA sm ) résultant de la corrosion uniforme des armatures sur une longueur importante (de l ordre de 10 à 20 cm) (Zhang et al, 2010). En effet, l étude menée sur les poutres corrodées naturellement en milieu salin du LMDC durant 25 ans a montré qu en absence de défaut d interface généralisés (type top-bar effect) la corrosion se développe par piqûre (attaques localisées sur quelques mm) jusqu à obtenir une fissuration d ouverture estimée entre 0,5 à 1 mm d ouverture. Pour des ouvertures de fissure supérieure le faciès de corrosion change fondamentalement puisque la corrosion se généralise sur toute la surface d acier en regard de la fissure. Dans ces conditions, la quantité d oxyde expansif produit est beaucoup plus importante que dans le cas d une piqûre à réduction de section équivalente, ce qui change considérablement la corrélation ouverture de fissure-perte de section. La relation (2) donne la perte de section localisée (notée ΔA s0 ) conduisant à l initiation de la fissuration du béton. Cette corrélation est établie en l absence de vide à l interface acier-béton : α c As0 = A s 1 1 7,53 + 9,32 10 φ0 φ0 où A s est la section d acier initiale, c est l enrobage de béton, φ 0 est le diamètre de la barre d acier et α est un coefficient permettant de prendre en compte le type de corrosion (Alonso et al, 1996). En cas de corrosion par piqûre α = 8. La relation suivante (modèle LC) permet de corréler la réduction de section localisée (ΔAs) en fonction de l ouverture maximale de la fissure : ( ) 3 2 w= 0,0575 As As0 (3) Enfin, la relation (4) (modèle GC) permet de corréler la réduction de section localisée ΔAsm) ( en fonction de l ouverture maximale de la fissure. Cette relation n est valide que pour une ouverture de fissure supérieure à 0,5 mm : w= 0,1916 A + 0,164 pour w> 0,5 mm (4) sm La Figure 12 présente les résultats obtenus pour le groupe B où les ouvertures de fissure étaient les plus importantes. Les prédictions des deux modèles en corrosion localisée ou généralisée sont présentées. Pour les éprouvette avec vide, la corrosion est de toute façon généralisée et pour les éprouvettes en bas de mur (donc sans vide), les ouvertures de fissure pour le mur B au moment où les éprouvettes ont été cassées étaient supérieures à 0,5 mm. Le modèle GC doit donc être le plus adapté aux éprouvettes du mur B. (2)
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 14/17 Figure 12 : Comparaison entre les modèles corrélant réduction de section et ouverture de fissure pour les échantillons du mur B. Trois groupes de points apparaissent (notés Zone 1, Zone 2 et Zone 3). La zone 1 présente les échantillons B03, B07 et B09 (donc avec vide. Ces échantillons ont été cassés après une durée de vieillissement variant entre 15 et 27 semaines et donc ne sont pas fissurés. Le résultat est conforme à la prédiction de la réduction de section conduisant à la fissuration. La zone 2 correspond aux échantillons B01, B02 B04 et B10. Il est important de noter que l échantillon B10 (qui correspond au haut du mur) comporte un vide important mais qui a été rempli involontairement avec de la résine lors de la phase de fabrication. Donc cet échantillon peut être considéré (comme B01 et B02) sans défaut d interface. Pour ces quatre échantillons les prédictions du modèle GC sont correctes. Enfin pour la zone 3, il y a un décalage important entre le courbe du modèle GC et les résultats expérimentaux qui est attribuable à la présence des vides à l interface. Le décalage est évalué à 3,5 mm2 de réduction de section supplémentaire à ouverture de fissure constante. Le modèle LC n est pas valide pour les échantillons du mur B comme cela était prévisible. La Figure 13 présente les résultats obtenus pour le groupe C où les ouvertures de fissure étaient les moins importantes. Les prédictions des deux modèles en corrosion localisée ou généralisée sont aussi présentées. Pour les éprouvettes avec vide, la corrosion est toujours généralisée mais pour les éprouvettes en bas de mur (donc sans vide), les ouvertures de fissure pour le mur C au moment où les éprouvettes ont été cassées étaient nettement inférieures à 0,5 mm. Le modèle LC doit donc être le plus adapté aux éprouvettes du mur C en bas de mur. Figure 13 : Comparaison entre les modèles corrélant réduction de section et ouverture de fissure pour les échantillons du mur C. Pour les échantillons C01, C02 et C03 sans défaut d interface significatif, la corrélation avec le modèle LC est très bonne. Le modère GC n est pas adapté dans ce cas. Pour les autres échantillons avec défaut d interface, il y a de nouveau en décalage significatif entre le modèle LC et l expérience du fait
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 15/17 du remplissage des vides préalable à la poussée des oxydes sur le béton. Ce décalage est d environ 2,2 mm 2 de réduction de section supplémentaire à ouverture de fissure constante.
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 16/17 4 Conclusions Lorsque l adhésion acier-béton est parfaite, la corrosion démarre et se propage de façon significative pour des taux de chlorures totaux d environ 0,6 à 0,7 % de la masse de ciment donc sensiblement supérieurs au taux critique proposé par RILEM de 0,45 % de la masse de ciment. Les taux de chlorure critique mesurés pour le démarrage de la corrosion présentant une forte dispersion, il paraît difficile de mettre clairement en évidence une influence éventuelle de la qualité de l interface acier-béton. En effet, la corrosion sur les échantillons avec défaut d interface (E03 à E09) a démarré pour des taux de chlorure compris entre 0,2 et 0,8 % de la masse de ciment. Étant donné qu E01 et E02 (sans défaut d interface) ont présenté une chute de résistance de polarisation pour un taux de chlorure de 0,6 à 0,8 % de la masse de ciment, A noter aussi que certains des échantillons avec défaut ont commencé à corroder pour des taux faibles (< 0,25%). La cinétique de corrosion, donc en phase de propagation, est significativement ralentie lorsque la cohésion acier-béton est de bonne qualité. Par contre, lorsque la fissuration est initiée, les cinétiques sont comparables avec ou sans défaut d interface. Le faciès de corrosion observé sur les armatures affectées par le «Top-bar effect» est typique d une corrosion généralisée sur les zones de décohésion. Pour les éprouvettes sans défaut d interface acierbéton, un cas de corrosion par piqûre donc localisée est observé. L initiation de la fissuration de corrosion intervient plus tôt pour les éprouvettes sans défaut d interface car, à la différence des éprouvettes comportant des décohésions acier-béton, l expansion de la rouille exerce immédiatement une pression sur le béton d enrobage. Les défauts contribuent à retarder la fissuration malgré une vitesse de corrosion nettement plus importante et qui concerne une plus grande surface d acier. Deux modèles permettant de calculer la réduction de section d acier à partir de l ouverture de fissure de corrosion sont proposés et validés sur les résultats expérimentaux. Un premier modèle permet d évaluer la perte de section par piqûre (notée ΔA s ) (Vidal et al, 2004) et le second la réduction de section généralisée moyenne (notée ΔA sm ) résultant de la corrosion uniforme des armatures sur une longueur importante (de l ordre de 10 à 20 cm) (Zhang et al, 2010). De plus les résultats ont permit d évaluer le décalage sur la réduction de section d acier à ouverture de fissure constante issu de la présence de défauts macroscopiques d interface acier-béton.
APPLET L2-1-3 : Relation entre corrosion et fissuration du béton 28-09-2009 17/17 5 Références bibliographiques Alonso C., Andrade C., Rodriguez J., and Diez J.M., 1996, Factors controlling cracking of concrete affected by reinforcement corrosion, Materials and Structures, 31, pp. 435-441 Law D.W., Carins J., Millard S.D., Bungey J.H., 2004, Measurement of loss of steel from reinforcing bars in concrete using linear polarisation resistance measurement, NDT & E Int., 37, pp. 381-388 Millard S. G., Law D., Bungey J. H., Cairns J., 2001, Environmental influences on linear polarization corrosion rate in reinforced concrete, NDT &E Int., 34, pp. 409 417 Vidal, T., Castel, A., François, R., 2004, Analyzing crack width to predict corrosion in reinforced concrete, Cement and Concrete Research, 34/1, pp 165-174. Zhang R., Castel A., François R., 2010, Concrete cover cracking with reinforcement corrosion of RC beam during chloride-induced corrosion process, Cement and Concrete Research, 40/3 pp. 415-425.