Traitements électrochimiques de réhabilitation des … · • Fin de traitement pour densité de courant total de 200 A.h/m² de surface d’armature ... ¾Dallettes en béton armé

Page 1/14

TRAITEMENTS ELECTROCHIMIQUES REHABILITATION DU BETON ARME

BORDEAUX 28 ET 29 MAI 2008

LES PLÉNIÈRES 2008 DU LCPC ET DU SétraSciences et techniquesdu Génie Civil

JOURNÉESOUVRAGES D’ART

Véronique BOUTEILLER

Traitements électrochimiques de réhabilitation des bétons armés dégradés par corrosionPrésentation et activités de recherche

Véronique BOUTEILLERYun Yun TONGJean DAUTHUILLEAlexandre DEMAN

Division Fonctionnement et Durabilité des Ouvrages d’Art LCPC - Paris

Page 2/14






Plan

La corrosion des aciers dans le béton– Principale dégradation des BA– Causes : carbonatation du béton et/ou

pénétration de chlorures – Fissures, taches de rouille, épaufrures, perte de

sections, aciers à nu– Diminution de la capacité portante

I- Présentation des traitements électrochimiques de réhabilitation des bétons armés

II- Présentation des activités de recherche

Page 3/14






Protection CathodiqueObjectif Abaisser le potentiel de l’acier jusqu’au potentiel dit de

protection de manière à ce que le courant de corrosion devienne négligeable

Norme NF EN 12696 (en cours de révision)

• Potentiel à courant coupé (-750 mV Ag/AgCl/0.5 M KCl)• Décroissance du potentiel d’au moins 100 mV sur 24h

après coupure de courant• Décroissance d’au moins 150 mV pour des durées de

coupure de courant plus longues

Courant imposé / Courant galvaniqueBien que les anodes sacrificielles soient citées dans la

norme, les critères d’efficacité ne sont donnés que pour de la PC à courant imposé (CEFRACOR)

Prévention / Protection CathodiquePrévention 0.2 à 2 mA/m² ; Protection 2 à 20 mA/m²

Traitement à vie de l’ouvrage

Page 4/14






DéchlorurationObjectifExtraire les ions chlorure de l’enrobage du béton(EN 206 : 0,4 % de Cl par rapport au poids de ciment)

Spécification technique en coursprCEN/TS 14038-2DiversDurée (courant imposé) 8 à 10 semaines (1A/m² d’acier)ElectrolyteSuivi : dosage de chlorures quantitatif, besoin en essais de

contrôles de corrosion

Page 5/14






RéalcalinisationObjectifRedonner au béton carbonaté son pH basiqueSpécification technique FD CEN/TS 14038-1• Alimentation électrique en courant continu (maxi 50V)• Courant < 4 A/m² de surface d’armature• Enregistrement de la charge en A/h• Fin de traitement pour densité de courant total de

200 A.h/m² de surface d’armature• Efficacité du traitement à l’aide de phénolphtaléine

(coloration rose sur anneau de 10 mm autour de l’acier ou le diamètre de la barre)

DiversDurée (courant imposé) 1 à 2 semaines (1A/m² d’acier)ElectrolyteBesoin d’essais de contrôle quantitatifs

Page 6/14






Traitement électrochimique de réhabilitation

Au niveau des aciershydrolyse de l’eau et obtention d’OH-

Au niveau du béton et de l’électrolytemigration des anions (de l’acier vers le parement) et migrations des cations (de l’électrolyte vers l’acier)

Armature - cathode

Anode

Cl- H2O

O2 OH-

Réaction cathodique normale: O2 +2H2O + 4e- -----> 4OH-

Surprotection: 2e- + 2H2O -----> H2 + 2OH-

2H2O -----> O2 + 4H+ +4e-

V+

-

Na+

Electrolyte

Page 7/14






Déchloruration (recherche)Cylindres en microbéton armé

Ciments : CEM I ou CEM III/Be/c : 0,45 ou 0,65Chlorures au gâchage ou par immersion séchage

Journée Durabilité 2005, France

Dallettes en béton armé chlorurées en brouillard salinContrat DRAST

Poutre de la Rance : élément de structure en béton armévieilli en zone de marnage eau de mer pendant 40 ans

Nucperf 2006, France Journées des Physico-Chimistes 2006, France

Publication Journal de Phys IV, 2007

Page 8/14






B4 B3 B2 B1

250 cm

2 0 c m

Sp ot 1 Sp ot 12Stirrup Sp ot

012

012

X

ECE-(X= 45,Y= 10)

ECE+ 17m onths-(X= 66,Y= 10) REF+ 17m onths-(X= 185,Y= 10)

X REF-(X= 205,Y= 10)

Wa te rtig htne ss

Sp o t 6

ECE trea te d a re a

Re fe re nc e a re a

Ste e l

20 c m 5,4 c m

24,8 cm

Chlorid e de te rmina tion (X,Y)

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0

0-5

5-10

10-15

15-20

20-25

25-30

30-35

35-40

depth (mm)

Free

%C

l- in

cem

ent w

eigh

t

REF ECE ECE+17months

STEEL

Avant déchloruration3.8 < Cl- total <6.7 g% poids ciment1.3 < Cl- libre <3.9 g% poids cimentAprès déchlorurationextraction globale = 42%acier (70%), enrobage intermédiaire (50%) et parement (5%)Acier, Cl- libres < 0,5%17 mois après immersion eau saléePas de redistribution des Cl-

Page 9/14






Réalcalinisation (recherche)ThèseLCPC / LRMH, LISE UPMC Paris 6

Objectifs- Meilleure connaissance du traitement électrochimique de réalcalinisation par

courant imposé et par courant galvanique- Mise au point de méthodes de suivi de l’efficacité du traitement- Evaluation de la durabilité

Eurocorr-2007, Allemagne Durability of Building Materials and Constructions-2008, Turquie

International Congress Durability Construction and Structures-2008, Chine=> Publication CCR, soumis 2007

Page 10/14






Réalcalinisation par courant galvanique(Freyssinet, Regebeton®)

• Cathode : 3 aciers connectés• Anode sacrificielle : alliage d’aluminium• Electrolyte : carbonate de sodium• Charge totale de courant : 200 A.h/m² (Specif)• Durée du traitement : 33 jours• Mesure du courant galvanique (2 < i (mA) < 6)

Corps d’épreuve

7 dallettes en béton armé300x300x50 mm, 3 aciers (Ф6 mm) CEM I, 275 kg/m3 , e/c=0.7, Carbonatation accélérée

01-TS : béton témoin sain02-TC : béton témoin carbonaté03-TC : béton témoin carbonaté (faisab CO2)08,09,10-CG : réalcalinisation CG (électrochimique)11-CG :réalcalinisation CG (analytique)

Page 11/14






1

2

3

Caractérisations électrochimiques Caractérisations analytiquesCellule électrochimique :

Electrode de travail = acier

Electrode de référence = calomel saturée KCl

Contre électrode = grille Ti / Pt

Potentiostat = PARSTAT PAR2263

Mesures : Ecorr, Re, Rp et

Calcul : Icorr

Page 12/14






• Fabrication de 7 dallettes en BA, carbonatation accélérée de 6 dallettes, 4 dallettes traitées en réalcalinisation par courant galvanique.

• Les résultats électrochimiques montrent une tendance d’augmentation du potentiel et de diminution du courant de corrosion ce qui semble indiquer une diminution de l’activité de corrosion. Néanmoins, le retour à un état passif (type béton sain) n’est pas observé. • La phénolphtaléine révèle une augmentation de pH autour des aciers et du parement béton. • Les produits de corrosion « actifs » avant traitement deviennent « stables » après traitement (micro-raman). •Il n’y a pas d’évolution significative de la matrice cimentaire (MEB et EDS).

• Un an après le traitement, la phénolphtaléïne vire encore au rose mais de manière beaucoup plus faible alors que les résultats des analyses de pH quantitatives indiquent une basicité… à poursuivre

experimental

efficacité

durabilité

Page 13/14






LivresSteel corrosion in concrete, A. BENTUR , 1997, (ISBN 0-419-22530-7)Corrosion of steel in concrete, J. P. Broomfield, 1997, (ISBN 0-419-19630-7)La corrosion et la protection des aciers dans le béton, A. Raharinaivo, 1998, (ISBN 2-85978-300-8)Réhabilitation du béton armé dégradé par la corrosion, G. Taché, AFGC, 2003Corrosion of steel in concrete , prevention, diagnosis, repair, L. Bertolini, 2004, (ISBN 3-527-30800-8)

ArticlesCathodic protection and cathodic prevention, P. Pedeferri, Construction and Building Materials, Vol 10, 1996,

p391A study on the efficiency of electrochemical realkalisation of carbonated concrete, W. Yeih, Construction and

Building Materials, Vol 19, 2005, p516Electrochemical chloride extraction : efficiency and side effets, J. C. Orellan, Cement and Concrete Research,

Vol 34, 2004, p227CD

CEFRACOR – Rencontre N°10 – Protection cathodique galvanique appliquée au béton armé – 27 mars 2007-Paris

Normes ou recommandationsASTM C876RILEM TC-154-EMC « Electrochemical techniques for measuring metallic corrosion »

Half cell potential measurements – Materials and Structures, Vol 36, 2003, p461Test methods for on-site corrosion rate measurement of steel reinforced in concrete by means of the

polarisation resistance method – Materials and Structures, Vol 37, 2004, p623NF EN 12696 Protection Cathodique (juillet 2000)FD CEN/TS 14038-1 Réalcalinisation (janvier 2005) /prCEN/TS 14038-2 Déchloruration (avril 2007)

Page 14/14






• Echanges avec nos collègues des LR : • LREP Melun : Equipe ressource corrosion• LR le Bourget• LR Aix (Pont sur le Loup)• LR Angers (Pont Camille de Hogues)• LR St Brieuc (La Rance)• Etc…

• Merci de votre attention

Documents

Traitements électrochimiques de réhabilitation des … · • Fin de traitement pour densité de courant total de 200 A.h/m² de surface d’armature ... ¾Dallettes en béton armé