Maîtriser la corrosion dans les structures à construire
Comprendre l’épaufrure du béton
L’épaufrure du béton, également connue sous le nom d’éclatement du béton, est un phénomène où une partie du béton se détache ou se brise en petits morceaux en surface, généralement causé par une exposition à des contraintes mécaniques ou thermiques excessives. Cela peut se produire en raison d’un vieillissement naturel de la structure, d’une utilisation inadéquate ou d’une conception inadéquate. L’épaufrure du béton peut compromettre la sécurité et la durabilité des structures en béton, en particulier si elle n’est pas traitée rapidement. Il est donc important de surveiller régulièrement l’état des surfaces en béton pour détecter tout signe d’épaufrure et de prendre les mesures appropriées pour envisager une réparation du béton ou les renforcer si nécessaire.
Enrobage des armatures
Les structures en béton armé sont conçues et réalisées pour une durée de service qui est définie par le concepteur et maîtrisée par le constructeur. Pendant cette durée, la structure ne doit pas se dégrader à un point tel qu’elle ne remplit plus ses fonctions.
La dégradation du béton armé est surtout due à la corrosion des armatures. Il convient de rappeler le mécanisme de cette dégradation. Les armatures se corrodent lorsqu’elles sont en contact avec une forte quantité d’agents agressifs. C’est pourquoi, la prévention de la corrosion de ces armatures béton, dans des structures à construire, se fait principalement en maîtrisant l’épaisseur et la qualité du béton d’enrobage.
La formulation du béton classique, en particulier son dosage en ciment et son rapport des teneurs eau-ciment, dépend de l’environnement auquel ce matériau est exposé.
Exigences sur le béton en fonction des classes d’exposition,
d’après la norme ENV 1992.1.1 » Eurocode 2 « )
| Environnement | Classe d’exposition | Dosage minimal en ciment (kg/m3) | Minimum du rapport eau/ciment |
| Sec | 1 | 280 | 0,65 |
| Humide
Sans gel Avec gel |
2a 2b |
280 280 |
0,60 0,55 |
| Humide et gel
Avec emploi de sels anti-verglas |
3 |
300 |
0,50 |
| Marin
Sans gel Avec gel |
4a 4b |
300 300 |
0,55 0,50 |
| Chimique
Légèrement agressif Moyennement agressif Fortement agressif |
5a 5b 5c |
280 300 300 |
0,55 0,50 0,45 |
Dans des cas très particuliers, des adjuvants peuvent être ajoutés dans le béton frais pour en améliorer la maniabilité, les propriétés mécaniques et plus rarement les qualités protectrices.
L’épaisseur d’enrobage autour des armatures dépend aussi de l’agressivité de l’environnement. Mais, en plus des spécifications données par le concepteur, il est important de considérer la mise en œuvre (positionnement des armatures, malaxage du béton, cure, etc.) pour estimer la durabilité d’un béton armé réellement en place.
Revêtements sur les armatures
Lorsque les structures en béton armé sont exposées à un milieu très agressif, une protection supplémentaire par revêtement de l’acier peut être envisagée. Actuellement les deux types de revêtements les plus courants sur acier sont les revêtements organiques, et les revêtements métalliques (galvanisation, etc.).
Ces revêtements de protection qui doivent adhérer à l’acier doivent aussi assurer une bonne adhérence entre l’armature et le béton.
Revêtements du béton
La protection contre la corrosion peut aussi être améliorer à l’aide d’un revêtement du béton.
D’autres moyens analogues existent (imprégnation du béton).
Maîtriser la corrosion dans les structures en service
Enrobage très fissuré, délaminé
Lorsque les armatures sont fortement corrodées, leurs produits de corrosion peuvent, en gonflant, dégrader l’enrobage de béton, par fissuration, délaminage et épaufrure.
La première action à entreprendre est ainsi d’éliminer ces défauts de type géométrique, par reconstitution de l’enrobage ou parfois injection des fissures.
Comme cette première action ne concerne que les zones de forte corrosion, les zones voisines où la corrosion peut se manifester à courte échéance, doivent être traitées par d’autres méthodes.
Enrobage physiquement sain, mais pollué
Dans certains cas, les armatures du béton peuvent être dépassivées (c’est-à-dire en cours de corrosion) ou se corroder à brève échéance. Leur enrobage est alors physiquement satisfaisant et ne comporte ni fissure ni délaminage. Mais, il est alors opportun de ralentir, voire d’arrêter cette corrosion.
Les méthodes qui peuvent être proposées sont alors soit l’imprégnation du béton par des produits hydrofuges ou des inhibiteurs, soit un traitement électrochimique par protection cathodique, ré-alcalinisation ou extraction des chlorures du béton armé.
Enrobage encore sain
Lorsque les armatures sont sous un enrobage sain et que leur corrosion ne risque de s’amorcer qu’à moyen ou long terme, il est parfois utile de les protéger par imprégnation du béton.
L’imprégnation du béton se fait au rouleau, à la brosse ou par projection du liquide.
Des peintures et revêtements de diverses épaisseurs peuvent aussi être appliqués sur le béton pour améliorer la résistance de ce matériau à la pénétration des liquides. Il s’agit, par exemple, soit de revêtements à base de résine époxydique ou de polyuréthane, soit de mortier à base de liant hydraulique modifié.
État actuel de la structure
Diagnostic de l’état de conservation
Le diagnostic de l’état de conservation d’un ouvrage en béton armé, permet de caractériser l’origine et l’étendue des désordres éventuels. En général, ce diagnostic fait suite à une mise en évidence de désordres, mais il est aussi demandé dans différents cadres, tels que des travaux de rénovation ou des inspections régulières.
Par ailleurs, un diagnostic a des objectifs multiples :
- Identifier l’origine des corrosions des armatures,
- Évaluer leur étendue, dans la structure,
- Prédire leur évolution probable, dans le temps et dans l’espace,
- Estimer leurs conséquences sur la sécurité de l’ouvrage ou des personnes
- Définir les suites à donner.
Une visite préalable de la structure permet d’émettre des hypothèses sur les causes possibles des désordres, et ainsi de préciser les opérations à effectuer, en tenant compte du fonctionnement de cette structure. Le fonctionnement mécanique des différentes parties d’une structure, est un point très important à examiner. Cependant, il n’est pas développé ici.
Un diagnostic concernant le béton armé porte sur le béton d’enrobage, d’une part, et les armatures, d’autre part. Il se fait dans le cadre d’une inspection.
État du béton
Les qualités protectrices d’un béton d’enrobage et son état de vieillissement sont évalués par divers essais effectués le site de la construction et qui ne sont pas ou sont peu destructifs. Il s’agit des essais et mesures suivants :
- Mesures sur site de la perméabilité à l’air et à l’eau du béton,
- Mesures sur site de la résistivité électrique du béton, en particulier pour localiser les zones humides ou chargées en sels,
- Éventuellement, mesures sur site de la cohésion superficielle du béton,
- Détermination de la profondeur de carbonatation, sur de petits prélèvements de béton,
- Détermination du profil de teneur en chlorure, sur des prélèvements de béton.
État des armatures
L’état des armatures est caractérisé par leur géométrie et par leur condition de corrosion.
La géométrie des armatures concerne leur section (diamètre), leur disposition dans le béton (nombre de lits) et surtout l’épaisseur d’enrobage du lit proche du parement. Cette épaisseur se détermine par diverses méthodes non destructives.
L’état de conservation des armatures est caractérisé par des mesures de potentiel d’électrode, à l’aide de divers appareils. Cette méthode permet de localiser les zones de corrosion.
Prévision de l’état futur des armatures
Diagnostic de l’état de conservation
Les armatures commencent à se corroder, lorsqu’elles sont au contact d’agents agressifs qui sont à des teneurs supérieures à certaines valeurs critiques. Les altération progressives du béton d’enrobage, qui conduisent à la corrosion des armatures sont surtout la carbonatation et la pénétration des chlorures.
La pénétration des agents agressifs est caractérisée par des essais et de calculs, qui sont :
- Les mesures de la perméabilité à l’air ou à l’eau du béton en place,
- La détermination de la date où la carbonatation atteindra les armatures,
- La détermination de la date où la concentration en chlorures au niveau des armatures, atteindra une valeur critique (teneur critique en chlorure).
Prévision de l’extension de la corrosion
La corrosion des armatures se traduit par une perte de section et une formation de produits de corrosion qui peuvent gonfler et dégrader l’enrobage de béton.
La vitesse de corrosion du béton se détermine sur site, à un instant donné, par des mesures de résistance de polarisation ou des méthodes analogues validées.
Pour calculer l’évolution de la dissolution, une vitesse moyenne, caractéristique de la corrosion est soit calculée à partir de la vitesse instantanée, soit déterminée en utilisant la corrélation entre la vitesse de corrosion des armatures et la résistivité du béton d’enrobage.
Tout savoir sur la corrosion du béton :
