17-19 Octobre 2006

CONFERENCES LE PONT 1

Le béton armé d’inox: le choix de la durée

Conférence Le Pont 2004:Présentation de la solutionCas d’utilisationNuances recommandéesDispositions constructivesAvantages: optimisation des quantités,

maintenance réduite durabilité…intérêt écononomique ?

17-19 Octobre 2006

CONFERENCES LE PONT 2

Le béton armé d’inox:le choix de la durée

Conférence Le Pont 2005Les solutions pour prévenir la

corrosionComparaison des procédésComparaison économiqueExemples: pont autoroutier (AREA) et

digue au Mexique…et la corrosion galvanique?

17-19 Octobre 2006

CONFERENCES LE PONT 3

Etude expérimentale en laboratoire du couplage galvanique entre un acier traditionnel et un acier Inox dans le béton.

Eric ChauveauBernard DemelinUgitech

UGITECH

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CONFERENCES LE PONT 4UGITECH

PLAN : Etude expérimentale du couplage galvaniquePLAN : Etude expérimentale du couplage galvanique

1. Qu’est ce que la corrosion galvanique ?

2. Notre méthodologie de laboratoire.

3. Quels sont les paramètres étudiés ?

4. Les résultats: influence de…

La composition de la solution agressive, la géométrie de l’assemblage, l’état initial de surface de l’acier C, le nombre de points de contacts acier C / Inox, le rapport de surface acier C / inox.

5. Conclusion.

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CONFERENCES LE PONT 5UGITECH

1. Qu’est ce que le couplage galvanique ?1. Qu’est ce que le couplage galvanique ?

Réd1 ( MB le + noble)

Réd 2 (MA le - noble)

Ox1

Ox 2

Edissolution• Corrosion de contact = Pile galvanique le métal le moins noble s’oxyde.

• Les aciers Inox sont en général plus nobles que les autres métaux (Al;Zn…).

• Remèdes : isolant électrique ; surface anodique très importante.

-

+

Dans le béton, en réparations, la présence d’inox va-t’elle accélérer la corrosion « intrinsèque » de l’acier traditionnel ?

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CONFERENCES LE PONT 6UGITECH

2. La méthodologie mise en place2. La méthodologie mise en place

• Immersion pendant 28 jours d’assemblages Inox 304 / acier traditionnel dans des solutions synthétiques carbonatées et chlorurées, basiques avec des pH de 12 à 8.

• Mesure de la quantité d’acier traditionnel qui s’est oxydé sur chaque barreau (courbe = moyenne en mg/cm2).

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CONFERENCES LE PONT 7UGITECH

2. Validation de notre méthodologie2. Validation de notre méthodologie

Acier C (en dessous)/ acier galvanisé ; Rapport des surfaces= 1.

Solution 1: pH=10 (NaHCO3 + Na2CO3+ 16.4 g/L de NaCl)

Solution 2: pH = 9 (NaHCO3 + Na2CO3+ 35 g/L de NaCl)

Solution 3: pH = 8 (CaCl2 + CaCO3)

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35jours

Acier solution 1 Zn solution 1 Acier solution 2 Zn solution 2 Acier solution 3 Zn solution 3

Conclusion:Conclusion: avec notre avec notre méthodologie, on mesure méthodologie, on mesure bien un phénomène de bien un phénomène de protection cathodique: protection cathodique:

Corrosion du Zn > Corrosion du Zn > Corrosion de l’acier Corrosion de l’acier traditionneltraditionnel

Dans tous les cas.Dans tous les cas.

Conclusion:Conclusion: avec notre avec notre méthodologie, on mesure méthodologie, on mesure bien un phénomène de bien un phénomène de protection cathodique: protection cathodique:

Corrosion du Zn > Corrosion du Zn > Corrosion de l’acier Corrosion de l’acier traditionneltraditionnel

Dans tous les cas.Dans tous les cas.

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CONFERENCES LE PONT 8UGITECH

3. Quels sont les paramètres étudiés ?3. Quels sont les paramètres étudiés ?

Composition de la solution à l’interfaceBéton / aciers ( 3 solutions )

Configuration géométrique des assemblages (3 types)

Rapports de surface Inox / acier C ( de 1 à 0,15 )

Etat de surface initial de l’acier Carbone («neuf » ou rouillé)

Nombre de points de contacts Inox / acier C (de 4 à 20 points)

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CONFERENCES LE PONT 9UGITECH

4.1 / Influence de la composition de la solution4.1 / Influence de la composition de la solution

Acier Carbone « neuf » (en dessous) / acier Inox (au dessus).

Solution 1: pH=10 (NaHCO3 + Na2CO3+ 16.4 g/L de NaCl)

Solution 2: pH = 9 (NaHCO3 + Na2CO3+ 35 g/L de NaCl)

Solution 3: pH = 8 (CaCl2 + CaCO3) Rapport Inox/acier = 0,5

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30jours

solution 1solution 2solution 3

Rapport Inox/acier =0,33

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30j our s

solution 1solution 2solution 3

Conclusion: Peu de différences entre les 3 solutions.

La solution à pH =10 paraît légèrement plus corrosive.

Conclusion: Peu de différences entre les 3 solutions.

La solution à pH =10 paraît légèrement plus corrosive.

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CONFERENCES LE PONT 10UGITECH

4.2 / Influence de la configuration géométrique4.2 / Influence de la configuration géométrique

inox

acier

A

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35jours

config a

config b

config c

acier/inox

acier/inox

exp précédentesconfig a

inox

acierB Solution pH=8

Rapport des surfaces = 1

C

Conclusion :Conclusion :

Pas d’influence de Pas d’influence de la géométrie de la géométrie de l’assemblagel’assemblage

Conclusion :Conclusion :

Pas d’influence de Pas d’influence de la géométrie de la géométrie de l’assemblagel’assemblage

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CONFERENCES LE PONT 11UGITECH

4.3 / Influence de l’état initial de l’acier Carbone 4.3 / Influence de l’état initial de l’acier Carbone

Solution pH = 8 ; rapport de surfaces = 1.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

7 jours 15 jours 28 jours

acier corrodé / inox

acier neuf / inox

Perte de masse en mg/cm2 sur acier

Conclusion Conclusion : la perte de masse est plus importante sur acier : la perte de masse est plus importante sur acier corrodé que sur acier traditionnel « neuf ».corrodé que sur acier traditionnel « neuf ».

Conclusion Conclusion : la perte de masse est plus importante sur acier : la perte de masse est plus importante sur acier corrodé que sur acier traditionnel « neuf ».corrodé que sur acier traditionnel « neuf ».

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CONFERENCES LE PONT 12UGITECH

4.4 / Influence des rapports de surface Inox /Acier C4.4 / Influence des rapports de surface Inox /Acier C

Solution à pH = 8 ; Inox au dessus / acier en dessous.

01234

56789

0 5 10 15 20 25 30 35jours

pert

e de

mas

se

mg/

cm²

3-R=1 3-R=0,5 3-R=0,33 R=0,25 R=0,15Conclusion :Conclusion :

Plus le rapport Plus le rapport

Inox / Acier C est Inox / Acier C est petit, plus la petit, plus la corrosion de l’acier corrosion de l’acier au Carbone est au Carbone est faible.faible.

(surface anodique (surface anodique grande pour grande pour diminuer la vitesse diminuer la vitesse de corrosion du de corrosion du couplage)couplage)

Conclusion :Conclusion :

Plus le rapport Plus le rapport

Inox / Acier C est Inox / Acier C est petit, plus la petit, plus la corrosion de l’acier corrosion de l’acier au Carbone est au Carbone est faible.faible.

(surface anodique (surface anodique grande pour grande pour diminuer la vitesse diminuer la vitesse de corrosion du de corrosion du couplage)couplage)

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CONFERENCES LE PONT 13UGITECH

4.4 bis / Influence des rapports de surface.4.4 bis / Influence des rapports de surface.

Solution à pH = 9. Inox en dessous / acier au dessus.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps en jours

pert

e de

mas

se e

n m

g/cm

2

acier / acier

R=0,15

R=0,33

R=0,5

R=1

Conclusion: Conclusion: Par couplage galvanique, il n’y a pas d’accélération de Par couplage galvanique, il n’y a pas d’accélération de la corrosion de l’acier traditionnel, si le rapport [ surface d’inox / la corrosion de l’acier traditionnel, si le rapport [ surface d’inox / surface d’acier au Carbone ] est inférieur à 15%. surface d’acier au Carbone ] est inférieur à 15%.

Conclusion: Conclusion: Par couplage galvanique, il n’y a pas d’accélération de Par couplage galvanique, il n’y a pas d’accélération de la corrosion de l’acier traditionnel, si le rapport [ surface d’inox / la corrosion de l’acier traditionnel, si le rapport [ surface d’inox / surface d’acier au Carbone ] est inférieur à 15%. surface d’acier au Carbone ] est inférieur à 15%.

Accélération due au couplage

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CONFERENCES LE PONT 14UGITECH

4.4 ter / Influence des rapports de surface.4.4 ter / Influence des rapports de surface.

Solution à pH = 8. Distance = 10 cm

R = 1inox/acier

-800

-750

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400

-350

-300

0 5 10 15 20 25

jours (H)

E(m

V)

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

I µA

Ewk (mV/ECS) Ece (mV/ECS) i (µA/cm²)

ino

acier

acier/inox R=0,23

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03

temps (h)

E (m

V)

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

I µA

Ew k (mV/ECS) Ece (mV/ECS) i (µA/cm²)

R=0,23

I moy = 74 µA/cm2

I moy = 9,6 µA/cm2I moy = 9,6 µA/cm2Acier / Acier I moy 14 µA/cm2

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CONFERENCES LE PONT 15UGITECH

4.5 / Influence du nombre de points de contacts4.5 / Influence du nombre de points de contacts

Solution à pH=8 ; Rapport surfaces = 0,15.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

4 7 11 jours

per

te d

e m

asse

mg

/cm

²

contact 4 contact 5-6 contact 10-11contact 15 contact 20 acier Conclusion :Conclusion :

Diminution de la Diminution de la corrosion de corrosion de l’acier C avec une l’acier C avec une augmentation du augmentation du nombre de points nombre de points de contacts.de contacts.

Conclusion :Conclusion :

Diminution de la Diminution de la corrosion de corrosion de l’acier C avec une l’acier C avec une augmentation du augmentation du nombre de points nombre de points de contacts.de contacts.

Recouvrement : 49*diamètre nombre de points de contacts supérieur à 15 pas d’accélération de la corrosion de l’acier traditionnel par couplage avec l’inox.

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CONFERENCES LE PONT 16UGITECH

4.6 / Influence de la distance Acier / Inox4.6 / Influence de la distance Acier / Inox

acier/inox distance

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

0 5 10 15 20 25

temps (H)E(

mV/

ECS)

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

I µA

Ew k (mV/ECS) Ece (mV/ECS) i (µA/cm²)

inox/acier

-800

-750

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400

-350

-300

0 5 10 15 20 25

jours (H)

E(m

V)

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

I µA

Ewk (mV/ECS) Ece (mV/ECS) i (µA/cm²)

ino

acier

I moy = 74 µA/cm2 I moy = 89 µA/cm2

Solution à pH = 8. Rapport de surfaces = 1.

Distance = 10 cm. Distance = 3 cm.

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CONFERENCES LE PONT 17UGITECH

5. Conclusion5. Conclusion

Couplage galvanique de l’inox et de l’acier au carbone dans le béton:

• Pas d’accélération de la corrosion de l’acier traditionnel si le rapport des surfaces [Inox / acier C] reste inférieur à 15%.

• Pas d’accélération de la corrosion de l’acier traditionnel avec un recouvrement de 49*diamètre, à cause du nombre de points de contacts supérieur à 15.

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CONFERENCES LE PONT 18UGITECH

5. Conclusion5. Conclusion