Validation sur dallette test

III.3.3.a. Suivis durant l’essai

A présent l’essai de corrosion accéléré est réalisé dans les mêmes conditions que précédemment, mais avec une dallette coulée avec le même béton et les mêmes armatures que les dalles de grandes dimensions. Comme précédemment, la tension entre la contre-électrode et les armatures est maintenue à 20V durant la totalité de l’essai.

La Figure III-17 montre le suivi de la tension aux bornes des électrodes (V), du potentiel du treillis par rapport à l’électrode de référence (V/ECS), et du courant d’échange (mA).

Le potentiel de l’armature est à 18,7V/ECS en début d’expérience et décroit lentement jusqu’à 63h d’essai où sa valeur est de 17,9V/ECS soit une diminution de 0,8V. La décroissance est plus prononcée durant les 15h qui suivent où le potentiel atteint par la suite une valeur de 16,8V/ECS, soit une diminution de 1,1V. L’essai est arrêté au bout de 137h pour un potentiel d’armature de 15,6V/ECS.

En début d’expérience, l’intensité est de 9mA, elle croît et décroit sur des cycles de 24h. Cette variation est due au fait que la salle d’essai n’est pas correctement climatisée avec une variation de la température de plus ou moins 3°C. La première partie de l’essai donne des valeurs d’intensité d’environ 10mA où l’on peut voir une légère diminution de l’intensité moyenne par cycle, jusqu’aux environs de 71h d’essai où une diminution importante du courant est observable. L’intensité passe alors à 10mA pour la partie haute du cycle et à 7,5mA 35 h plus tard. La valeur d’intensité va globalement diminuer pour atteindre une valeur de 6,6mA à 137h d’essai.

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Figure III-17 : Suivi de la tension aux bornes du générateur, du potentiel de l’armature et de

l’intensité au cours de l’essai de création accélérée de zones corrodées par migration de chlorures.

Après arrêt complet de la polarisation, les courbes de dépolarisation (Figure III-18) sont enregistrées durant 95 minutes afin de relever les nouvelles valeurs à l’équilibre. Les tendances sont les mêmes que lors de l’essai précèdent avec une décroissance de la tension ainsi que du potentiel de l’armature, et une augmentation du potentiel de la contre-électrode. Au terme de ces 95 minutes les courbes ne sont pas tout à fait stabilisées, c’est pourquoi le potentiel de l’armature a été de nouveau mesuré au bout de 22h. Bien que stable en apparence, ce potentiel a encore diminué de 103mV, atteignant -429mV/ECS. L’essai précédent (III.3.2.d) obtenait les mêmes ordres de grandeur avec une diminution de 112mV pour cette même période.

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Figure III-18 : Dépolarisation durant 95min de l’éprouvette test.

Le Tableau III-8 permet de comparer les valeurs de potentiels avant et après l’essai de migration des chlorures. Le potentiel de l’armature atteint -326mV/ECS après 95min de dépolarisation et -429mV/ECS au bout de 22h. Ces diminutions sont respectivement de 229mV et de 332mV par rapport au potentiel relevé avant l’essai de migration. En revanche, la valeur de la tension ainsi que du potentiel de la contre-électrode semblent moins stables à 95min que le potentiel de l’armature. Nous pouvons penser que l’évolution est similaire aux résultats de la manipulation précédente, c’est à dire une tension négative et le potentiel de la contre-électrode supérieur au potentiel de l’armature.

Tableau III-7 : Récapitulatif des valeurs des potentiels à l’équilibre avant et après le procédé

de corrosion accéléré.

Initial Final (95min) Final (22h)

Potentiel de l’armature

(mV/ECS) -97 -326 -429

Tension à I=0 (mV) 98 86 -

Potentiel de la contre-

électrode (mV/ECS) -195 -415 -

Suite à la dépolarisation du treillis, le béton d’enrobage de l’éprouvette test a été détruit afin d’observer la présence ou non de produits de corrosion sur l’acier.

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III.3.3.b. Analyse visuelle et chimique

Après ces 138h de polarisation les parties supérieures des armatures supérieures et inférieures sont corrodées respectivement de 10cm et 4,5cm (voir Figure III-19A). En revanche, la partie inférieure des armatures n’est pas corrodée (Figure III-19B et C).

Figure III-19 : Photos des résultats de l’essai de corrosion accéléré sur une dallette de

28x25x7cm de 2cm d’épaisseur d’enrobage pendant 138h ; A) face supérieure, B) face inférieure, C) vue de côté.

Toutefois, des oxydes de fer sont présents à la surface de l’armature en dehors de la zone désignée comme étant corrodée. Des oxydes de fer étaient déjà présents lors du coulage, et les barres n’ont pas étaient poncées avant le coulage. L’hypothèse est que ces oxydes ne sont pas le résultat de l’essai accéléré de création de zone corrodée mais bien des oxydes qui étaient déjà présent au préalable. Afin d’écarter la possibilité que ces oxydes ai été produits lors de cet essai, des analyses au Microscope Electronique à Balayage à dispersion d’énergie (MEB EDS) sont effectuées sur les oxydes présents sur les barres. Pour cela les barres ont été légèrement poncées afin de récolter les oxydes sous forme de poudres. Deux zones distinctes ont été analysées : la

A B

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partie centrale où les chlorures sont supposés être présents, et la zone supérieure gauche de l’armature inférieure (Figure III-19A).

Ces analyses ont été effectuées sur plus de 30 points pour chaque échantillon et les résultats sont résumés dans le Tableau III-8. Les résultats ont de nouveau été séparés en deux groupes, car des particules comportent un pourcentage massique en fer très élevé (proche de 90%) correspondant à des oxydes de fer. Un second jeu de particules comporte une quantité importante d’aluminium, de silice et de calcium de l’ordre de 10, 20 et 30%. Ces poudres comportent aussi un pourcentage massique en fer beaucoup plus faible d’environ 25%. Ce second type de particule est probablement un mélange de pâte cimentaire et d’oxydes de fer. Ce qui nous intéresse à présent est d’observer la présence ou non de chlorures dans les deux zones de prélèvement. La zone centrale comporte bien des chlorures avec un pourcentage massique moyen de 0,79% pour les particules riches en fer et de 1,13% pour le reste. Il y a donc bien présence de chlorures dans cette zone en quantité moins forte dans les particules riches en fer que dans les mélanges pâte cimentaire et oxydes de fer.

Pour les poudres prélevées dans la zone périphérique, les pourcentages en chlorures sont de 6.10-3% pour les particules riches en fer et de 0,32% pour les autres. Nous constatons donc que la quantité en chlorures est plus faible dans cette zone. La quantité de chlorures présente dans les particules riches en fer est tellement faible qu’elle peut être considérée comme étant nulle. En revanche, pour les particules type pâte cimentaire/oxydes de fer, la quantité n’est pas nulle, mais 3,5 fois plus faible que pour les poudres prélevées au sein de la zone corrodée.

Tableau III-8 : Composition de poudres récoltées sur les aciers (pourcentage massique)

Fe2O3 Al2O3 SiO2 CaO Cl autres

Zone centrale 87,97 1,05 2,56 6,74 0,79 0,89 28,98 8,23 23,19 30,63 1,13 7,84 Zone périphérique 93,02 2,57 0,84 3,01 6.10-3 0,55 22,52 10,08 23,58 35,22 0,32 8,28

D’après ces résultats nous avons pu voir qu’avec la formulation utilisée lors du coulage des dalles, l’expérience a duré 137h pour une tension de 20V et une intensité de courant d’échange avoisinant les 10mA. Les différences observées entre le prétest et les résultats obtenus avec la formulation des dalles sont dues à une différence physico-chimique du béton (porosité, composition de l'interface acier/béton), mais aussi de composition des aciers. Nous avons aussi pu voir que les cycles jour/nuit ont eu un rôle important dans l’intensité d’échange entre le treillis et la contre-électrode et ceci via des variations de température. La dernière observation aura été que le début de la formation de la zone corrodée est observable grâce à la diminution progressive de l’intensité de courant entre le treillis et la contre-électrode.

Maintenant qu’il a été montré la possibilité de créer une zone corrodée de manière localisée et accélérée, il est nécessaire de développer une méthodologie afin de pouvoir les détecter.

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