Diagnostique Beton Arm©

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Diagnostique Beton Armé

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  • 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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    4

    Localisation des armatures

    Essentiellement 2 types de techniques

    z Dtection lectromagntiquePachometer/Profometer

    z Auscultation radar

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    6

    Mesures de potentielAppareils

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

    z Autres lectrodes Ag/AgClCalomel

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

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    -

    V

    C

    H

    ,

    2

    0

    0

    5

    Seuils exprimentalement valus, compars

    aux seuils ASTM (7)

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    10

    z Grand nombre de mesures de potentiel disponibles

    Mesures de potentielExploitation statistique des donnes

    Frequency distribution Cumulative Frequency distribution

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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)

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    12

    Mesures de rsistivitAppareils

    z Exemple dappareil : Gecor6 lectrode de rfrence au

    cuivre/sulfate de cuivre

    z Mthode de Wenner ou 4 points

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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)

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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)

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

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    V

    C

    H

    ,

    2

    0

    0

    5

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

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

    Mesures de Rp sur site Appareils

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

    Mesures de Rp sur site Gecor6

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

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

    Mesures de Rp sur site Gecor6

  • Dure de vie des ouvrages :

    Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe

    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

  • Dure de vie des ouvrages :