Zone 5 : création simultanée de deux spots de corrosion

Ce troisième essai a pour but de créer deux spots de corrosion simultanément sur une même barre d’acier à 30cm de distance centre à centre l’un de l’autre. Cet essai est réalisé en parallèle sur une dalle témoin de plus grandes dimensions que celles précédemment utilisées qui font 60x60x12cm dont l’épaisseur d’enrobage est également de 2cm.

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L’essai a été stoppé au bout de 100 heures en raison d'un problème avec le générateur de tension. Tout au long de l’essai, la tension électrique semble stable à 20V, ainsi que le potentiel de l’armature 5b environ égal à 18,4V. En revanche, le potentiel de l’armature 5a est moins stable, il diminue durant les sept premières heures jusqu’à atteindre 17V puis augmente rapidement à 18V au bout de 24h d’essai puis remonte lentement à 18,6V et devenir ainsi égal au potentiel de l’armature 5b.

Concernant l’évolution des intensités, les allures des deux courbes sont similaires avec une première hausse durant les seize premières heures où l’intensité atteint 23 et 14mA pour respectivement le croisement d’armature 5b et 5a. Hormis les pics quotidiens, les intensités se stabilisent jusqu’à 55h d’essai à environ 24 et 16mA puis décroissent jusqu’à la fin de l’essai. L’intensité de la première zone est plus importante, et ce durant tout l’essai. La différence d’intensité entre ces deux zones est au minimum de 4mA en début d’essai pour atteindre au maximum de 12mA vers 47h. Ensuite cette différence diminue jusqu’à la fin de l’essai où elle est de 7mA.

En ce qui concerne la dalle témoin de 60x60x12cm, il est intéressant de voir que l’allure des courbes d’intensités se rapproche des allures de courbes des dalles avec l’apparition d’une augmentation de l’intensité en début d’essai, contrairement aux dallettes témoins de plus petites tailles. Cela signifierait donc que l’augmentation de l’intensité durant les seize premières heures n’est pas seulement due à l’augmentation de la conductivité dans la solution contenue dans le manchon. Cette augmentation serait aussi due à une augmentation du taux de saturation de l’éprouvette dans des zones plus éloignées, diminuant la résistivité du béton, permettant alors la polarisation de zones du treillis plus éloignées.

Figure IV-7 : 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 sur la dalle de grande dimension pour deux spots simultanés (zone 5).

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Figure IV-8 : 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 sur la dallette témoin pour deux spots simultanés (zone 5 témoin).

Une fois la dépolarisation effectuée, les valeurs sont résumées dans les tableaux qui suivent concernant la dalle (Tableau IV-4) et la dallette témoin de 60x60cm (Tableau IV-5).

En ce qui concerne la dalle, les potentiels ont diminués atteignant -124 et -221mV/ECS, ce qui est semblable aux essais précédents. Les potentiels sont abaissés de 130 et 220mV. La tension augmente de 100mV alors que généralement la tension diminuait. Cela provient peut-être des conditions environnementales qui ont aussi engendré les forts pics d’intensités lors de l’essai. Pour la dallette témoin, les potentiels ont diminués de 510 et de 470mV ce qui est au moins 200mV plus faible. La valeur de la tension est devenue négative atteignant -118mV soit une baisse de 235mV.

Tableau IV-4 : Récapitulatif des valeurs des potentiels à l’équilibre avant et après le procédé

de corrosion accéléré pour la dalle (zone 5)

Dalle Initial Final

Zone 5a Zone 5b Zone 5a Zone 5b Potentiel de

l’armature (mV/ECS) 5 -5 -124 -221

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Tableau IV-5 : Récapitulatif des valeurs des potentiels à l’équilibre avant et après le procédé

de corrosion accéléré pour la dallette (zone 5 témoin)

Dallette Initial Final

Spot 1 Spot 2 Spot 1 Spot 2 Potentiel de

l’armature (mV/ECS) -37 -47 -555 -521

Tension à I=0 (mV) 117 -118

Suite à la dépolarisation et au relevé des valeurs finales, l’éprouvette de 60x60x12cm est sciée en deux parties, séparant la moitié de l’éprouvette comportant les zones corrodées et la seconde partie. C’est ensuite que le treillis est extrait du béton d’enrobage afin de relever la taille des zones corrodées ainsi créées (Figure IV-9A et B). Nous pouvons voir que deux spots de corrosions ont étés créés. Le premier d’une taille de 16cm sur l’acier supérieur et 14cm sur l’acier inférieur et l’autre de 15cm sur l’acier supérieur et 12cm sur l’acier inférieur. En revanche, il n’y a pas de trace de corrosion sur la face inférieure des armatures.

Ces plus grandes tailles de zone corrodée expliquent peut-être la si forte baisse de potentiel des armatures, qui est plus faible de 200mV par rapport aux essais précédents.

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Figure IV-9 : Photos des résultats de l’essai de corrosion accéléré sur une dallette de

60x60x12cm de 2cm d’épaisseur d’enrobage pendant 98h ; A) face supérieure et B) face inférieure.

Le bilan matière au niveau des manchons peut être fait suite à l’analyse des solutions. Le Tableau I-6 montre une baisse significative des volumes des quatre solutions de 62 à 84mL. Cette baisse est d’autant plus forte pour la dallette témoin que pour les solutions utilisées sur la dalle. Les pH ont augmenté jusqu’à des valeurs comprises entre 12,4 et 12,7. La consommation en ions chlorure est comprise entre 25,3 et 39,8%. Le rapport des nombres de transport final a beaucoup diminué donnant des valeurs comprises entre 2,2 et 4,9.

Nous pouvons voir que ces phénomènes sont donc tous plus importants sur la dallette témoin que la dalle : la baisse du volume de solution, l’augmentation du pH, la consommation des ions chlorures sont plus importantes ainsi que la baisse du rapport des nombres de transport. Cela s’explique du fait de l’injection plus importante de courant dans le système des dallettes témoins que pour les dalles.

B A

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Tableau IV-6 : Bilan matière du manchon

Initial Dallette s1 Dallette s2 Dalle z5 a Dalle z5 b

V (mL) 300 218 216 238 237 pH 7,2 12,7 12,6 12,4 12,4 [OH-_{] (mol/L) 1,47.10}-7 _4,90.10-2 _3,80.10-2 _2,69.10-2 _2,34.10-2 [Cl-_{] (mol/L) 3,28.10}-1 _2,78.10-1 _2,74.10-1 _3,09.10-1 _2,97.10-1 nCl- (mol) 9,83.10-2 _6,06.10-2 _5,92.10-2 _7,34.10-2 _7,03.10-2 tCl-/ tOH- 8,49.105 2,18 2,76 4,40 4,85

IV.3.4. Conclusion

La quantité de courant consommée peut être calculée grâce à l’évolution de l’intensité électrique au cours du temps selon l’équation suivante :

𝑄 = ∫ 𝐼. 𝑑𝑡 Eq IV-1

Il est donc possible de déterminer cette valeur de quantité d’électricité grâce à l’intégration de l’intensité au cours du temps via la méthode des trapèzes et ceci pour chaque essai réalisé résumé dans le Tableau IV-7.

Tableau IV-7 : Quantité d’électricité consommée pour chaque essai Zone 1 Zone 3 Zone 5a Zone 5b

Q (C) 5379 7359 5124 8251

La Figure IV-10 relie la consommation de chlorures en pourcentage à la quantité d’électricité utilisée durant les essais réalisés sur dalle. Quelle que soit la manipulation, la consommation en chlorure ne dépasse pas les 30%. Nous pourrions donc penser que le procédé atteint ses limites dans les conditions actuelles d’exploitation. Une première idée a été évoquée de renouveler la solution une fois que le rapport de nombre de transport atteindrait une valeur seuil. Le problème serait que cela forcerait l’arrêt momentané de l’essai.

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Figure IV-10 : Évolution de la consommation finale en chlorure en fonction de la quantité

d’électricité consommée durant les essais sur dalle.

Afin d’obtenir une meilleure reproductibilité et une meilleure efficacité du procédé, une seconde idée est proposée. Il serait intéressant de mettre au point un procédé comportant une pompe doseuse permettant de faire circuler la solution et d’injecter dans le manchon une solution de HCl à une concentration d’environ 0,35mol/L. Cet ajout dans le procédé permettrait à la fois de réguler la concentration en chlorure, d’homogénéiser la solution, d’évacuer les bulles de dihydrogène et enfin de conserver un pH inférieur à 11. Un pH inférieur à 11 induirait une injection au moins cent fois plus forte en Cl- _{qu’en OH}- _{évitant alors une concurrence dans} le transport du courant entre les ions OH- et Cl- durant la totalité de l’essai.