Diagnostique Beton Armé

Dure de vie des ouvrages :Approche Prdictive,

PerformantielLEet probabilisTe

GT3 : Diagnostic de corrosion, prsentation des matriels et

tudes de cas

Prsent par : E. Marie-Victoire, JL. Garciaz,F.Vallot & G. Olivier

Organismes : LRMH, LERM, LREP

Date : 03/06/08Lieu : C2RMF

Dure de vie des ouvrages :

Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

2

Problmatique

z Principales pathologies des btons arms lies la corrosion des armatures

z Ncessit doutils fiables de suivi de la corrosion in situ Diagnostic valuation de traitements contre la

corrosion des armatures



3

Dmarche dun diagnostic de corrosion sur site

z Localisation des armatures

z Cartographies de potentiel

z Mesures de rsistivit

z Mesures de Rp

z A complter par des analyses du bton : carbonatation, chlorures



4

Localisation des armatures

Essentiellement 2 types de techniques

z Dtection lectromagntiquePachometer/Profometer

z Auscultation radar



5

Mesures de potentieldlectrode ou de corrosion

z PrincipeCourant circulant entre zones

anodiques et cathodiques

Mesure de diffrences de potentiel spontanes par rapport une lectrode de rfrence place sur le parement laplomb des armatures

Corrosion of steel in concrete, Wiley-VCH, 2005



6

Mesures de potentielAppareils

z Exemple dappareil (CANIN)Millivoltmtrelectrode au cuivre/sulfate de cuivreConnexion au 1er lit d armatures

z Autres lectrodes Ag/AgClCalomel



7

Mesures de potentielInterprtation

z ASTM C876 : Standard test method for half-cell potentials of uncoated reinforcing steel in concrete

5,5C & 22,2C (sinon facteur correctif) Critre de Van Daveer :

E > -200mV corrosion peu probable 90% -200 < E < -350mV corrosion incertaine E < -350mV Corrosion probable 90%

C

o

r

r

o

s

i

o

n

o

f

s

t

e

e

l

i

n

c

o

n

c

r

e

t

e

,

W

i

l

e

y

-

V

C

H

,

2

0

0

5

Seuils exprimentalement valus, compars

aux seuils ASTM (7)



8

z RILEM TC 154-EMC : Electrochemical Techniques for Measuring Metallic Corrosion - Recommendations

Cartographies de potentiel : localisation de gradients de potentiel Exploitation statistique des donnes : grand nombre de mesures

Influence de la rsistivit, de lpaisseur denrobage

Influence de la teneur en eau, de la carbonatation, de la teneur en chlorures, de la nature du ciment

Cartographies et localisation de gradients spatiaux (x) importants

Mesures de potentielInterprtation



9

z Localisation de gradients de potentiel (~ 100mV)z Influence des conditions environnementales et du pr-conditionnement

Mesures de potentielCartographies

Aprs humidification standard Aprs humidification rptea b c d e

1

3

5

7

9

11

13

15

Potentiels - Raincy - Chapelle Sud-Est 11/05/06 (AM)

0-50

-50-0

-100--50

-150--100

-200--150

-250--200

-300--250

a b c d e

1

3

5

7

9

11

13

15

Potentiels - Raincy - Chapelle Sud-Est 11/05/06 (PM)

0-50

-50-0

-100--50

-150--100

-200--150

-250--200

-300--250

-350--300



10

z Grand nombre de mesures de potentiel disponibles

Mesures de potentielExploitation statistique des donnes

Frequency distribution Cumulative Frequency distribution



11

Mesures de rsistivit

z Principe Mesure de rsistance () Calcul dune rsistivit associe (.cm)

= 2xRxDR = rsistance () obtenue par polarisation d une

armature, laide dune contre-lectrode place la surface du bton, hors armature

D = diamtre de la contre-lectrode du capteur (cm)



12

Mesures de rsistivitAppareils

z Exemple dappareil : Gecor6 lectrode de rfrence au

cuivre/sulfate de cuivre

z Mthode de Wenner ou 4 points



13

Mesures de rsistivitInterprtation

z Seuils (pour le Gecor6)

z Plutt indicateur de pertinence des essais lectrochimiques de terrain >100 k.cm Bton trop sec 100 Nul

50-100 Faible10 50 Modr



14

Mesures de rsistivitInterprtation

z Influence notable des conditions environnementales ou du pr-conditionnement

Printemps, aprs humidification standard

Printemps, aprs humidification rpte

b-d d-f

1 3

3 5

5 7

7 9

Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 12/01/06

20-40

0-20

a-c c-f f-i

0 1

1 4

4 7

7 10

10 13

13 14

Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 AM

500-550

450-500

400-450

350-400

300-350

250-300

200-250

150-200

100-150

50-100

0-50a-c c-f f-i i-j

0 1

1 4

4 7

7 10

10 13

13 14

Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 PM

100-150

50-100

0-50

Hiver, aprs humidification standard



15

z Rsistance de polarisation ou polarisation linaire

z Prs du potentiel de corrosion, la courbe de polarisation est linaire (Rp= I)

Rsistance de polarisation (Rp)Principe

Corrosion of steel in concrete, Wiley-VCH, 2005



16

z Icorr = B/RPz B = constante de Stearn & Gearyz B varie de 26mV (actif) 52mV (passif)

Courant de corrosion rsultantPrincipe

Icorr (A/cm)Rp (k .cm)



17

Vitesse de corrosion rsultantePrincipe

z Vcorr = K.Icorr (Faraday)z K = 11.7 pour lacier

Vitesse de corrosion considre leve si >10m/an

Vcorr (m/an)Icorr (A/cm)



18

z Mesure du potentiel de corrosionz Variation de 10mV autour de ce potentiel

Mesures de Rp sur sitePrincipe

Ncessit de confinement du courant sur site

C

o

r

r

o

s

i

o

n

o

f

s

t

e

e

l

i

n

c

o

n

c

r

e

t

e

,

W

i

l

e

y

-

V

C

H

,

2

0

0

5



19

z Gecor6 (confinement modul)z Galvapulse (confinement)z RapiCor (confinement)

Mesures de Rp sur site Appareils



20

z Application de paliers successifs et croissants de potentiel

z Confinement modulz B=26, avec erreur possible dun

facteur 2 si lacier est passif

Mesures de Rp sur site Gecor6



21

Capteurz 1 lectrode centrale de

rfrence (Cu/CuSO4)z 2 lectrodes de

confinement (Cu/CuSO4)z 1 contre-lectrode centrale

en acier inoxz 1 contre-lectrode

priphrique en acier inox


Techniques lectrochimiques pour mesurer la corrosion dans le bton. Recommandation RILEM TC-154-EMC, 2004



22

z Donnes dentre : A (surface affecte par le signal)Polar time (temps de polarisation, augmenter si tat passif)

z A = 3.142 x D x 10.5 (D=diamtre de lacier en cm)

z Puis mesure en 3 phases :Phase 1 : Balayage courant 10mVPhase 2 : valuation du courant appliquer pour assurer un

confinement avec lanneau de gardePhase 3 : Mesure




23

z Seuils (RILEM TC -154-EMC)

Mesures de Rp sur site Gecor6 - Interprtation

Icorr (A/cm) Niveau de corrosionIcorr < 0.1 0.2 Ngligeable0.2 Icorr 0.5 Faible0.5 < Icorr 1 Modr

Icorr > 1 lev



24

z Avantage Confinement modul

z Inconvnients Bote noire Pas daccs la courbe lors de

lvaluation de Ecorr : linarit? Difficults de mesures dans le cas de

btons carbonats




25

Exemple : bton carbonatDtection des armatures

a b c d e f

1234

56789

g h i j

10111213

14

Dtection au pachomtre 5 armatures verticales 5 armatures horizontales



26

a b c d e f g h i j

1234567891011121314

Pilier N/E - Mesures de potentiel (mV) - 02/05/06 PM

-100--50

-150--100

-200--150

-250--200

-300--250

-350--300

-400--350

a-c c-f f-i i-j

0 1

1 4

4 7

7 10

10 13

13 14

Pilier N/E - Mesures de rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 PM

100-150

50-100

0-50

Exemple : bton carbonatCartographie de potentiel et rsistivit

Gradients de potentiel identifis Rsistivit > 5 k.cm



27

0 50

-50 0

-100 -50

-150 -100

-200 -150

-250 -200

-300 -250

Potentiel(mV)

a b c d e f g h i j

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

B/G4

D/G1

G3

CG2

G5

A

Exemple : bton carbonatIcorr

Point demesure

Icorr(A/cm)

Date Commentaire

A 0,118 12/01/2006 NgligeableB 0,446 12/01/2006 FaibleC 0,433 12/01/2006 FaibleD / 12/01/2006 /

G1 0,167 02/05/06 AM Ngligeable?G1b 0,192 03/05/06 PM Ngligeable?G2 0,011 02/05/06 AM NgligeableG2b 0,007 03/05/06 PM NgligeableG3 0,157 02/05/06 AM NgligeableG3b 0,102 03/05/06 PM NgligeableG4 0,237 02/05/06 AM FaibleG4b 0,108 03/05/06 PM NgligeableG5 / 02/05/06 AM /G5b 0,042 03/05/06 PM Ngligeable

Icorr (A/cm) Potentiel (mV)G4-1 0.136 -348G4-2 0.306 -364G4-3 CNFA CNFAG4-4 0.269 -365.3

Moyenne 0.237 -359.1

Icorr (A/cm) Potentiel (mV)G2b-1 ME -166G2b-3 ME -104G2b-4 ME -103.9G2b-5 0.007 -100G2b-6 0.008 -107G2b-7 0.007 -113

Moyenne 0.007 -106.7



28

Exemple : bton pollu par des chlorures

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

S1

S2

S31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

S1

S2

S3

-550 , -350 mV -350 , -200 mV -200 , -50 mV

Cartographie des mesures de potentiel d'lectrode zone 4 Sud-Est

p

l

a

t

i

n

e

B

N

4

Mesure de densit de courant de corrosion:0,091 A.cm




Mesure de densit de courant de corrosion:182 A.cm


5

4

,

4

3

1

1

6

,

1

7

3

1

,

4

1 9

1

,

2

5

4

5

,

2

8

2

8

,

8

7

Rsistivit en kOhms.cm

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