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Sohail, Muazzam Ghous. Corrosion of steel in concrete: development of an accelerated test by carbonation and galvanic coupling

Sohail, Muazzam Ghous (2013). Corrosion of steel in concrete: development of an accelerated test by carbonation and galvanic coupling.

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Résumé en francais

L'objectif principal de ce travail est de développer un essai accéléré de corrosion dans le béton armé capable de bien représenter les conditions de développement de la corrosion en environnement réel. Le test reproduit les phases d'initiation et de propagation. La phase d'initiation correspond à la période durant laquelle les agents agressifs (le CO2 ou les ions chlorure) pénètrent à travers le béton d'enrobage jusqu'à atteindre l'armature. La phase de propagation se produit une fois que le béton entourant les armatures est totalement pollué par les agents agressifs et les conditions nécessaires étant réunies, la corrosion de l'acier démarre. Dans cette étude la phase d'initiation est accélérée en exposant le béton dans une enceinte avec un taux de CO2 de 50% et une humidité relative de 65%. Dans la phase de propagation la corrosion de type galvanique est accélérée en augmentant le rapport de surface entre cathode et anode. Les échantillons utilisés sont composés de deux cylindres de béton imbriqués. Le cylindre interne contient une seule armature et le béton d'enrobage est entièrement carbonaté. Autour de cette éprouvette un cylindre externe de béton est alors coulé avec quatre armatures régulièrement réparties sur sa périphérie. Le béton du cylindre externe est préservé de la carbonatation. Les barres externes sont donc dans un état passif et la barre interne dans un état actif. La distance entre chaque barre du cylindre externe et la barre du cylindre interne est identique. La connexion entre une ou plusieurs barres passives et la barre active génère un courant galvanique qui va entraîner la corrosion de la barre active. En jouant sur le nombre de barres passives connectées on peut donc faire varier l'intensité du courant galvanique et donc accéléré ou ralentir la corrosion. Pour éviter de réaliser un trop grand nombre d'essais en laboratoire, la conception de l'essai et la définition de sa sensibilité sont effectuées par le biais de simulations numériques à l'aide du logiciel commercial COMSOL Multiphysics(r) qui utilise les éléments finis. La vitesse de corrosion de l'acier dans le béton est déduite de la densité de courant à la surface de l'acier, qui est elle-même reliée au potentiel. La modélisation numérique de la corrosion dans le béton implique la résolution de deux équations simultanément, l'équation du transfert de charge et la loi d'Ohm, avec des conditions aux limites appropriées. Le comportement du système électrochimique est décrit par l'équation de Butler-Volmer pour les aciers actifs et passifs. Les paramètres nécessaires à l'implémentation des équations de Butler-Volmer (constantes de III).

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Balayssac, Jean-Paul
Laurens, Stéphane
Deby, Fabrice
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC), EA 3027
Mots-clés libres :Corrosion of steel in concrete - Carbonation - Accelerated corrosion test - Concrete corrosion - Macrocell corrosion system - Numerical modeling
Sujets :Génie civil, bâtiment
Déposé le :27 Aug 2013 09:40