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Colloque Le Pont 2019 Le retour d’expérience sur des défaillances d’ouvrages

(ingénierie forensique)

Centre de congrès Diagora - Labège (31670) - 15 et 16 octobre 2019

Projet DéCoF-Ré

Décision Corrosion Fiabilité du diagnostic de corrosion sur les piles du pont de l'ile de Ré

Diagnostic de corrosion

des structures en béton armé

en milieu maritime

veronique.bouteiller@ifsttar.fr

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CONTEXTE

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

L'évaluation de la corrosion des ouvrages est un enjeu majeur

Construction neuve gestion des ouvrages existants

Le diagnostic de l'état d'un ouvrage doit être fiable

Ouvrage atmosphérique Ouvrage en milieu marin

Réalisation des mesures : oui

Interprétation des mesures : difficultés

Prédiction de la corrosion : peu de données

Modélisation : peu de données

La corrosion des armatures est la première cause de dégradation des

constructions en béton armé (perte de section, fissures, diminution adhérence acier/béton)

La gestion des ouvrages doit être optimisée (quand et comment)

Détecter

Maintenir, réparer

Complémentarité des approches et des résultats

Complémentarité des acteurs

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DÉCOF-RÉ : UN PROJET DE RECHERCHE COLLABORATIF

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

3

V. Bouteiller, L. Gaillet, X. Derobert, A. Orcesi, B. Godart

A. Audouin-Dubreuil

L. Bourreau, S. Naar et M. Brouxel

B. Thauvin et Julien Schneider

F. Schoefs

IFSTTAR

Département de la Charente-Maritime

SIXENSE Engineering

Cerema Dters Ouest et IdF

Université de Nantes et Capacités SAS

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DOCTORANT

Lucas Bourreau

STAGIAIRES

Marius Rebours Représentativité et fiabilité du diagnostic de corrosion des structures en béton armé

- Influence des conditions environnementales

Youssef El-Rabbih Traitement numérique des mesures de diagnostic d’un ouvrage par fusion de données

Mamadou Sissoko Détermination des profondeurs d’armatures d’un ouvrage en béton armé à l’aide d’un RADAR

Romain Clerc Optimisation d’inspection

Implication d'une 30aine de personnes

Projet DéCoF-Ré Coût Salaires

Département de la Charente-Maritime 616 667 38 420

SIXENSE Engineering 90 000 + CIFRE 163 433

Ifsttar 156 247

Cerema 278 015

Université de Nantes 35 040

TOTAL (HT) 1 637 822

Budget (2015-2018)

Période 2014-2019

DÉCOF-RÉ : UN PROJET DE RECHERCHE COLLABORATIF

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

4

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Diagnostic de corrosion

(sur site - bateau)

(Doct. L. Bourreau)

OBJECTIFS STRATÉGIE ET PARAMÈTRES BÉNÉFICES

Pont

en béton

armé

Analyse de durabilité

(Laboratoire)

Autopsies

Fiabilité des mesures de corrosion

o Marée, Saisons,

o Hauteurs, Expositions, Faces

o Variabilité spatiale

o Piles

Interprétation des résultats

Approche performantielle

o Indicateurs de durabilité

o Témoins de durée de vie

Validation

Scientifiques,

Ingénieurs,

Gestionnaires

Connaissance

Base de données

Modèles

Recommandations

Prédictions

Décisions

maintenance/réparation

Coûts

Sécurité

1

2

3

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PRÉSENTATION DU PONT DE L'ILE DE RÉ

• Département de la Charente-Maritime

• Relie le continent à l'ile de Ré

• Construction 1988 (31 ans)

• 6 millions véhicules/an

• Longueur 2928.5 m (largeur 15.5m)

• 28 piles

• Formulation de béton des piles

• Ciment CEM II/B 370 kg/m3

• e/c=0,5

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

6

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ETUDE DES PILES DU PONT DE RÉ

Hauteurs : 3 zones Hauteur 1m

Largeur 1m85

Zone 1

Zone 2

Zone 3

Expositions : 2 Faces FC et FG

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

Sélection des zones d'études

7

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Diagnostic de corrosion : 15 piles Durabilité (approche performantielle) : 10 piles Autopsies : 6 piles

INVESTIGATIONS DES PILES DU PONT DE L'ILE DE RÉ

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1 - DIAGNOSTIC DE CORROSION

(0) 1 2 3 4 5 6 7

Archives (bureau)

Nettoyage Inspection visuelle

Détection des

armatures (radar)

Connexion à l'armature

Résistivité du béton

(RESI)

Potentiels des

armatures (CANIN)

Vcorr des armatures (GalvaPulse)

+ enrobages

Les diagnostics de corrosion ont été effectués pendant 3 ans

Plans de ferraillage

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Situation alarmiste si utilisation des référentiels d'interprétations ASTM C876, COST 509 ou RILEM TC154

10

Littérature en fonction de l'état hydrique du béton

Sec : Ecorr = -200 à +100 mV Saturé en eau sans oxygène : Ecorr = -1000 à -900 mV

Analyse des cartographies iso-potentiel de corrosion Evolution des mesures suivant un gradient vertical

~-700 mV ~-700 mV Hypothèses

Pas uniquement lié à un phénomène de corrosion Directement lié au phénomène de marnage

• Création de gradients de teneur en eau et en oxygène dans le béton

PG-FC-Eté 2016

~-700 mV

~-250 mV

Les normes et recommandations

pour l'interprétation des potentiels ne sont pas adaptés

pour les ouvrages en milieu maritime (≠ atmosphérique)

INTERPRÉTATIONS DES VALEURS DE POTENTIELS

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

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INFLUENCE DES SAISONS SUR LES VALEURS DE POTENTIELS

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

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FIABILISATION DES CARTOGRAPHIES DE POTENTIELS

He

igh

t (m

CM

)

-600 -500 -400 -300 -200 -100 -700

Potential (mV, Cu/CuSO4)

4,5

5

5,5

6

6,5

7

Modélisation des potentiels

(sain)

Carto

fiabilisée

Carto

brute

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

Mise au point d'une méthodologie de fiabilisation

des cartographies de potentiels de corrosion

sur ouvrage maritime

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2 - ETUDE DE DURABILITÉ

Approche "performantielle"

Indicateurs de durabilité :

Diffusion des ions chlorure

Porosité à l'eau

Perméabilité au gaz

Résistivité électrique

Résistance à la compression

Témoins de durée de vie :

Front de carbonatation (4 carottes)

Profils en ions chlorure (51 carottes)

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PROFILS EN IONS CHLORURE ET ENROBAGES

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

Analyse des profils en ions chlorure couplée enrobages

localisation des zones à risques

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PILE ACTIVE Zone anodique détectée sans défaut visuel

Cartographie de potentiel

fiabilisée

Ions Cl- au niveau des

aciers

Etat visuel des aciers

Pas de défaut

visuel !

Oui

Piqûres

15

PILE PASSIVE

Cartographie de potentiel

fiabilisée

Ions Cl- au niveau des

aciers

Etat visuel des aciers

Non

Non

Non

3 - AUTOPSIES

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

Il peut y avoir corrosion sans défauts visuels sur le parement

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CONCLUSIONS : VALORISATIONS DU PROJET DÉCOF-RÉ

16

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Lucas Bourreau Diagnostic de corrosion sur ouvrage - Fiabilité et aide

à la décision, Thèse de l'Université de Nantes, 2017.

Bourreau L, Bouteiller V, Schoefs F, Gaillet L, Thauvin B, Schneider J,

et al. On-site corrosion monitoring - reliability. Materials, Systems and

Structures in Civil Engineering Conference, Segment on

Electrochemistry in Civil Engineering; 22-24 August 2016; Technical

University of Denmark, Lyngby, Denmark 2016.

40th IABSE Symposium, Tomorrow’s Megastructures; 2018 19-21

September 2018; Nantes, France

Bouteiller V, Bourreau L, Gaillet L, Schoefs F, Thauvin B,

Schneider J, editors. Presentation of the French Project DéCoF-

Ré.

Bourreau L, Gaillet L, Bouteiller V, Schoefs F, Thauvin B,

Schneider J, editors. Better understanding of tide’s influence

on half-cell potential and electrical resistivity measurements for

reinforced concrete in marine environment.

Bourreau L, Bouteiller V, Schoefs F, Gaillet L, Thauvin B,

Schneider J, et al., editors. Uncertainty assessment and

decision from concrete electrical resistivity measurements on a

coastal large bridge.

Bourreau L, Bouteiller V, Schoefs F, Gaillet L, Thauvin B, Schneider J,

et al. Uncertainty assessment of concrete electrical resistivity

measurements on a coastal bridge. Structure and Infrastructure

Engineering. 2019:1-11.

Bourreau L, Gaillet L, Bouteiller V, Schoefs F, Thauvin B, Schneider J,

et al. Spatial identification of exposure zones of concrete structures

exposed to a marine environment with respect to reinforcement

corrosion. Structure and Infrastructure Engineering. 2019:1-9.

Livrables du projet DéCoF-Ré

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Un partenariat fructueux entre scientifiques, ingénieurs et maitre d'ouvrage

Une base de données unique et riche (diagnostic de corrosion + étude de

durabilité + autopsies)

Méthodologie de fiabilisation des données de potentiels pour des ouvrages

maritimes

D'autres interprétations à venir (variabilité spatiale)

Conclusions dépendent des données d'entrée (durabilité ou corrosion)

Pas d'information d'évolution dans le temps

Difficulté d'interprétation des vitesses de corrosion (essais croisés laboratoire

nécessaires)

17

CONCLUSIONS

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

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ETAPES SUIVANTES

Données

o REX Corrosion et Approche performantielle et autopsies : certains

résultats seront versés au PN PERFDUB

Ouvrage

o Préconisation de solutions de réparations et essais pilotes

o Diagnostic du tablier

o Evolution dans le temps

A moyen terme

o Réflexion sur l'utilisation de capteurs pour déterminer l'évolution

de la corrosion avec le temps Corrosion Health Monitoring

Contexte et objectifs Présentation Corrosion Durabilité Autopsies Conclusions Poursuites

Merci de votre attention !