Memoire Online - Réhabilitation des ouvrages en béton armé dégradés par la corrosion des armatures

La durabilité des ouvrages en béton armé dépend de leur comportement face aux conditions climatiques et environnementales qui existent dans les milieux où ils sont construits. Ces ouvrages sont souvent exposés à de nombreuses agressions physico-chimiques auxquelles ils doivent résister afin de remplir de façon satisfaisante pendant leur période d'utilisation, toutes les fonctions pour lesquelles ils ont été conçus. Lorsqu'ils ne peuvent résister à ces agressions, des désordres dont le plus fréquent est la corrosion des armatures apparaissent dans le béton de ces structures. Ces désordres sont généralement dus à des défauts de conception, à une mauvaise mise en oeuvre ou à des causes accidentelles ; ils hypothèquent la durabilité, la résistance et la stabilité des ouvrages et peuvent entraîner leur dégradation, leur ruine.

Bien conçu et mis en oeuvre suivant les règles de l'art, le béton offre aux armatures une protection à la fois physique et chimique. L'enrobage assure la protection physique en jouant un rôle de barrière vis-à-vis de l'environnement. Sa qualité (compacité, teneur en ciment, imperméabilité, etc.) et son épaisseur (3 cm en milieu non agressif et 5 cm en milieu marin) sont des facteurs essentiels à la bonne tenue des armatures face à la corrosion.

L'alcalinité élevée du béton assure la protection chimique en recouvrant, selon le phénomène de passivation, les armatures d'un film extrêmement mince d'hydroxyde de fer. Mais, en présence d'eau et d'oxygène, ce film est détruit par différents agents tels que les chlorures, le dioxyde de carbone etc. La corrosion pourrait donc apparaître avec comme conséquences la réduction des sections d'acier et formation de rouille, dont le volume, aux moins deux supérieur à celui du fer initial, entraînera des fissurations du béton qui accélèreront le processus de corrosion en facilitant la diffusion de l'oxygène et des espèces corrosives.

Il existe actuellement plusieurs méthodes de protection ou de réparation. Celles-ci agissent directement au niveau de l'acier (revêtements organiques ou métalliques des armatures, inhibiteurs de corrosion, protection cathodique) ou au niveau du béton, soit en empêchant la pénétration d'éléments agressifs (revêtement du béton par des peintures spéciales), soit en réhabilitant la qualité du béton (changement des parements, déchloruration, ré-alcalinisation).

Des études faites à travers le monde montrent que la corrosion des armatures est responsable de la dégradation de 75% des ouvrages en béton armé et absorbe la plus grande partie des ressources financières destinées aux activités d'entretien et de renouvellement des ouvrages de génie civil; ceci est la preuve que ce phénomène doit être pris très au sérieux. Que de nombreux ouvrages en béton armé dégradés par la corrosion des armatures exigent de nouvelles interventions peu de temps seulement après qu'ils aient été réparés pour la même raison a attiré notre attention et nous a amené à penser que la corrosion qui fait tant de mal à nos ouvrages en béton armé n'est pas traitée avec tout le sérieux qui doit lui être dû. Cela peut résulter du fait que beaucoup d'ingénieurs et de techniciens ne procèdent pas au préalable à des investigations sérieuses pour évaluer l'ampleur des dégâts dans la structure avant d'engager des travaux de réparation, soit par leur méconnaissance du phénomène de la corrosion et de la démarche à suivre pour résoudre les problèmes de corrosion, soit alors qu'ils ne se fient uniquement qu'à l'apparition des dégradations visuelles sur l'ouvrage telles que : les tâches de rouille, les infiltrations d'eau, l'éclatement du béton, les fissures...Les conséquences qui en découlent sont : la non détection des dégradations cachées qui vont se propager avec le temps, le risque de baser les travaux sur un concept erroné, la mauvaise évaluation du coût des réparations.

Pour remédier à cette situation et oeuvrer à la réhabilitation efficace et durable des ouvrages en béton armé dont les armatures sont corrodées, nous avons décidé de travailler pour notre mémoire de fin d'étude, sur le thème « REHABILITATION DES OUVRAGES EN BETON ARME DEGRADES PAR LA CORROSION DES ARMATURES». Les objectifs visés par notre étude sont :

- présenter les techniques d'investigation pour la détection de la corrosion des armatures et l'évaluation de son ampleur ;

- proposer une démarche à suivre pour réhabiliter efficacement les ouvrages corrodés ;

- donner des mesures préventives pour empêcher ou retarder le plus longtemps possible la corrosion des armatures conformément à l'adage qui dit que : »prévenir vaut mieux que guérir »

CHAPITRE I

LE BETON ARME

I.1 - HISTORIQUE

L'apparition des premiers bétons se situe à la fin du premier quart du XIX^ème siècle lorsque la chaux hydraulique, liant utilisé jusqu'alors, est remplacée par le ciment Portland.

C'est vers 1870 que l'on introduit des barres d'acier dans le béton afin de compenser sa faible résistance à la traction, donnant ainsi naissance au béton armé. Cependant, ce n'est que vers 1900 que le béton armé remplace peu à peu les structures métalliques dans la construction d'ouvrage de génie civil. Les premières théories des calculs statiques apparaissent 30 ans plus tard et les progrès réalisés au XX^ème siècle ont fait du béton armé, le principal matériau de construction utilisé aujourd'hui.

I.2 - LE BETON

Le béton est un matériau obtenu après malaxage de ciment, d'eau, de granulats (sable, gravier, caillou...) et éventuellement d'adjuvants dans des proportions bien déterminées et en fonction des caractéristiques voulues. L'ensemble doit être homogène et la pâte résultant des réactions entre le ciment et l'eau est l'élément actif du béton.

Parmi la grande variété de ciments, un des plus couramment utilisé est le ciment Portland composé de clinker, de gypse ( 5%) et éventuellement d'ajouts (< 5%). Le clinker, obtenu par broyage d'une roche artificielle produite par calcination vers 1450°c d'un mélange de calcaire et d'argile en proportion moyenne 80%-20%, est composé de :

L'eau est avec le ciment l'ingrédient le plus important du béton. Elle remplit à la fois une fonction physique conférant au béton frais les propriétés rhéologiques d'un liquide, et une fonction chimique contribuant au développement de la réaction d'hydratation du ciment et par la suite à la résistance mécanique du béton.

Les granulats, appelés aussi agrégats sont des éléments inertes composés de roches carbonatés (CaC0₃, MgC0₃, CaMg (CO₃)₂) ou siliceuses (S_i0₂) qu'on ajoute à un liant pour former une pierre artificielle, ils constituent dans les conditions normales, le squelette du béton, lui conférant sa compacité et participant à sa résistance mécanique.

I.3 - L'ACIER

Le béton résiste bien à la compression mais possède une faible résistance à la traction. C'est pourquoi, pour lui conférer une bonne résistance à la traction, on dispose dans la partie tendue des armatures. Les armatures pour béton armé sont généralement des assemblages de barres en acier à caractéristiques de forme, de résistance et de section bien déterminées. On distingue :

- Les aciers, haute d'adhérence, qui possèdent des nervures tout le long de la barre, améliorant l'adhérence béton-acier ;

§ Elaboration de la fonte à partir des oxydes. En brûlant les oxydes en présence des carbures, on obtient :

§ La fonte est ensuite affinée pour obtenir soit du fer pur (élimination totale du carbone) soit de l'acier (fer + moins 1% de carbone)

La fonte qui sort du haut fourneau contient moins de 94% de fer, 2 à 5% de carbone et le reste sous forme d'autres éléments tels que : silicium, manganèse, phosphore, soufre.

L'adhérence entre l'acier et le béton est nécessaire. Celle-ci est fonction de la forme des armatures, de leur surface, de la rugosité de l'acier et de la résistance du béton. La qualité d'armatures et leur disposition, dictées par la répartition des contraintes, résultent de calculs qui font appel aux lois de comportement des matériaux. Les spécifications concernant les barres sont détaillées dans les normes AFNOR NF A35015 et NF A35016.

Vis-à-vis de la corrosion, l'acier inoxydable est bien plus résistant qu'un acier ordinaire mais son coût très élevé fait que, l'acier ordinaire, capable de durer assez longtemps pour satisfaire une durée de service déterminée, est utilisé dans la plupart des constructions en béton armé (BA).

I.4 - DEFINITION DU BETON ARME

Le béton armé est l'intime assemblage d'armatures (généralement en acier) et de béton afin de compenser la mauvaise tenue de ce dernier à la traction. Cet assemblage est rendu possible grâce à la dilatation comparable des deux matériaux.

I.5 - LES PATHOLOGIES DU BETON ARME : CAUSES ET CONSEQUENCES

Les principales causes de dégradation des bétons proviennent des attaques physiques et chimiques supportées dans le temps par les structures placées dans un environnement plus ou moins agressif. Les dégradations peuvent provenir de défauts initiaux dus soit à une conception mal adaptée, soit à une mauvaise mise en oeuvre des bétons.

I.5.1 - Les causes physiques de dégradation

Abrasion : Usure accompagnée d'une perte de matière consécutive au frottement d'un élément par un abrasif ou par le passage répétitif des piétons, véhicules et chariots industriels, etc.

Erosion : Perte de matière résultant du frottement d'un corps solide et d'un fluide contenant des particules solides en suspension et en mouvement.

Cavitation : Usure d'une structure hydraulique caractérisée par une perte de masse en présence de bulbes de vapeur qui se forment lors d'un changement brusque de direction d'un écoulement rapide de l'eau.

Chocs : Le béton éclate sous l'effet de chocs produits par des engins de transport ou de levage, des outils.

Surcharges : Il s'agit d'ouvrages ayant supporté des charges trop importantes qui ont entraîné des fissurations et des éclatements du béton.

Le feu : Les très fortes élévations de température lors d'un incendie par exemple, entraînent un éclatement du béton.

Cycle gel/ dégel : Après un nombre important de cycles gel/dégel, certains bétons peuvent se déliter en surface et se désagréger. C'est le cas des ouvrages de montagne, des chambres froides.

I.5.2 - Les causes chimiques de dégradation

Alcali-réaction ou cancer du béton : Réaction qui se produit entre la solution interstitielle du béton, riche en alcalin, et certains granulats lorsqu'ils sont placés dans un environnement humide .Des gels gonflants apparaissent en développant des microfaïençages et un éclatement du béton.

Réactions sulfatiques : Les sulfates proviennent essentiellement du milieu extérieur. Ces ions ne sont pas passifs vis-à-vis de la matrice cimentaire et conduisent à la formation de certains composés chimiques expansifs tels que : L'éttringite, le gypse et la thaumasite. Ces composés provoquent le gonflement du béton créant en son sein des tensions qui engendrent des fissurations.

Corrosion : Attaque des matériaux par les agents chimiques. Sur les métaux, la corrosion est une oxydation.

Nous avons vu que les bétons se dégradaient à cause des milieux dans lesquels ils sont placés car ils y subissent des agressions physiques et chimiques. Certaines causes, essentiellement dues à une mauvaise mise en oeuvre, peuvent également participer à la dégradation des bétons.

Les armatures (généralement en acier) placées trop près du parement béton lors du coulage provoquent à terme des fissurations de surface.

Un béton trop faiblement dosé en ciment, mal vibré, présentera un aspect défectueux : nids d'abeilles, faïençage, fissures superficielles, trous laissant les armatures apparentes.

Une vibration trop longue peut entraîner une ségrégation du béton et par conséquent une mauvaise répartition des constituants. Les efforts mal répartis entraînent alors des fissurations et des élancements du béton.

La cure du béton est indispensable par temps chaud venté. Sans protection de surface, le béton se faïence en surface.

Les cycles répétés d'humidité/sécheresse entraînent des variations dimensionnelles du béton pouvant créer des fissures et par conséquent la corrasion des aciers.

I.6 - LE BETON ARME EN MILIEU MARIN

L'eau de mer est constituée de sels chargés en ions chlorures de composés sulfatiques contenant les ions sulfates (

), etc. Ces ions sont nocifs au béton lorsqu'ils pénètrent en son sein.

La grande particularité de l'eau de mer est que les proportions relatives de ses constituants sont sensiblement constantes (c'est-à-dire indépendante de la salinité (teneur en sels dissous) ; cette propriété à été établie par le chimiste écossais William DITTMAR, et permet de considérer l'eau de mer comme une solution des onze constituants suivants :

Anions		Cations
Cl^-	0,5529	Na⁺	0,3075
	0,0775	Mg²⁺	0,0370
	0,0041	Ca²⁺	0,0118
	0,0019	K⁺	0,0114
F^-	0,000037	Sr²⁺	0,00022
Molécule non dissociée		H₃B0₃	0,0076

Tableau n°1 : Masse du constituant contenue dans un Kg d'eau de mer, rapportée à la salinité

La salinité moyenne de l'eau de mer est 35g/l. Le pH de l'eau de mer est proche de 8,2. Les gaz dissous comprennent principalement : 64% d'azotes, 34% d'oxygène ; 1,8% de dioxyde de carbone (soit 60 fois la proportion de ce gaz dans l'atmosphère terrestre).

QUELQUES PHOTOS D'OUVRAGES EN BETON ARME DEGRADES PAR CORROSION DES ARMATURES

CHAPITRE II

LA CORROSION

Le terme corrosion vient du latin "corrodere" qui signifie ronger, attaquer. La corrosion affecte tous les métaux. Elle résulte d'interactions physico- chimiques entre le matériau et son environnent entraînant des modifications de propriétés du métal souvent accompagnées d'une dégradation fonctionnelle de ce dernier (altération de ses propriété mécaniques, électriques, optiques, ex thétiques, etc.) Evans puis WAGNER et TRAUD sont les premiers à avoir défini la corrosion, en présence d'une phase liquide, comme un processus électrochimique.

II.1 - GENERALITES

- La corrosion uniforme : C'est une perte de matière plus ou moins régulière sur toute la surface. Cette attaque est observée sur les métaux exposés aux milieux acides.

- La corrosion galvanique ou corrosion bimétallique : Elle est due à la formation d'une pile électrochimique entre deux métaux qui diffèrent par leur potentiel de corrosion. Le métal ayant le potentiel de corrosion le plus négatif, subit une corrosion accélérée provoquée par l'autre métal.

- La corrosion caverneuse : Elle est due à une différence d'accessibilité de l'oxygène entre deux parties d'une structure, créant ainsi une pile électrochimique. Cette attaque sélective du métal est observée dans les fissures et autres endroits peu accessibles à l'oxygène.

- La corrosion par piqûres : Elle est produite par certains anions, notamment les halogénures, et plus particulièrement les chlorures, sur les métaux protégés par un film d'oxyde mince. Elle induit typiquement des cavités de quelques dizaines de micromètres de diamètre.

- La corrosion sous contrainte : C'est une fissuration du métal qui résulte de l'action commune d'une contrainte mécanique et d'une réaction électrochimique.

Dans la plupart des cas (corrosion galvanique, caverneuse, par piqûres, etc.), c'est la formation d'une pile de corrosion qui est à l'origine de la corrosion.

Une pile de corrosion est une pile électrochimique qui se forme lorsque deux parties d'une structure possèdent un potentiel électrique différent. La différence de potentiel résulte souvent des hétérogénéités du matériau ou du milieu environnant. La surface de l'acier est alors constituée d'une multitude de micro-piles, elles-mêmes constituées de zones dites anodiques où les électrons sont libérés et de zones cathodiques où les électrons sont consommés.

En milieu aqueux, le processus de corrosion électrochimique de l'acier peut être décrit de manière simplifiée par deux réactions électrochimiques élémentaires simultanées.

Les ions ferreux Fe²⁺passent dans la solution et peuvent s'oxyder ultérieurement en ions ferriques Fe³⁺. Dans la zone cathodique, les électrons produits sont consommés afin de maintenir l'équilibre électronique. Les réactions cathodiques correspondantes sont la réaction de l'oxygène dissous dans l'eau (3a) ou la réduction du proton avec dégagement d'hydrogène (3b) :

Les ions hydroxyde OH^- formés dans la solution peuvent ensuite se combiner aux ions ferreux Fe²⁺et précipiter en hydroxyde ferreux à la surface de l'acier, lorsque les concertations en ions ferreux et hydroxyde le permettent :

Les réactions chimiques ci-dessus se produisent parce que avant d'être placée dans le coffrage, une armature en acier est rouillée puisqu'elle a d'abord été exposée à l'atmosphère. Lorsque le béton frais est mis en place autour de cet acier, l'eau de gâchage pénètre à travers les pores de la rouille, où elle forme progressivement de la ferrite de calcium hydraté (4 CaO, Fe₂0₃, 13H₂0). Mais surtout, cette eau réagit avec l'acier métallique et forme sur celui-ci une fine couche d'hydroxyde de fer [Fe (OH)₂] et de calcium (Ca (OH)₂].

Tous ces produits au voisinage de l'acier donnent à la solution interstitielle du béton un PH élevé, de l'ordre de 13.

L'eau de gâchage du béton permet donc de former autour de l'acier des produits, qui le protégent par passivation. Plus exactement, sous la rouille, une armature est recouverte d'une fine couche protectrice de produits blancs, à base de ferrite et d'hydroxyde de calcium.

Une telle protection disparaît si des agents agressifs s'infiltrent dans le béton et provoquent de nouvelles réactions chimiques qui diminuent le pH du béton.

I.2 - LA CORROSION DES ACIERS DANS LE BETON

II.2.1 - Présentation générale

Le béton, du fait de sa forte alcalinité, apporte aux armatures une excellente protection face à la corrosion. Dans ces conditions de pH, l'acier est protégé grâce à la formation d'un film extrêmement mince et adhérent appelé film passif pouvant être constitué de divers oxydes.

En présence d'eau et d'oxygène, ce film est détruit par différents agents tels que les chlorures, les sulfates et le gaz carbonique. Le métal est alors dépassivé et la corrosion devient possible avec formation de nouveaux oxydes, dont le volume au moins deux fois supérieur (jusqu'à six fois supérieur pour certains oxydes) à celui du fer initial entraînera des fissurations du béton qui accéléreront le processus de corrosion en facilitant la diffusion de l'oxygène et des espèces corrosives.

La corrosion des armatures est issue d'un processus électrochimique qui ne peut se produire que si certaines conditions sont réunies. En effet pour qu'un acier se corrode, il doit y avoir simultanément :

II.2.2 - Processus de la corrosion

Les processus fondamentaux de la corrosion des aciers dans le béton sont illustrés sur les figures 3 et 4.

Figure 1 : Représentation schématique de processus de base de la corrosion des aciers dans le béton.

Figure 2 : Les étapes de la corrosion des aciers dans les bétons, induite par des agents agressifs. L'agent agressif pénètre dans l'entourage puis déclenche la formation de rouille. Celle-ci se développe et peut fissurer l'enrobage.

L'oxygène qui peut diffuser dans le béton via le réseau poreux, se dissout dans la solution interstitielle et finit par atteindre la surface de l'acier. Sur cette surface, dans la zone catholique, l'oxygène est réduit en ion hydroxyde (OH^-) selon la réaction électronique (3a).

C'est, dans la plupart des cas, la réaction cathodique associée à la corrosion des aciers dans le béton. Cependant, dans le cas d'un béton carbonaté ayant un pH moins élevé (8-9), l'eau peut être réduite en dihydrogène selon la réaction (5) :

Quelque soit la réaction cathodique mise en jeu, la production d'ions hydroxyde fait augmenter le PH de la solution interstitielle au niveau de la zone cathodique.

La réaction anodique correspondante est la dissolution de l'acier conformément à la réaction (2). Celle-ci entraîne une diminution de la section de l'acier qui peut finir par rompre.

Les ions Fe²⁺, produits intermédiaires de la corrosion, pouvant s'oxyder ensuite en Fe³⁺ sous certaines conditions, s'accumulent à la surface de l'acier ou sont dissous dans la solution interstitielle ou bien encore diffusent loin de l'armature en fonction des caractéristiques du milieu.

Dans la solution interstitielle du béton, normalement riche en oxygène et possédant un pH élevé, les ions Fe²⁺peuvent rester sous la formeFe(0H)₂ou être oxydés en ions Fe³⁺, qui hydrolysés se trouvent alors sous la forme Fe(0H)₃, formant ainsi un mince film passif à la surface de l'acier, ce qui va retarder la dissolution du fer. Dans ce cas, l'acier est bien protégé et il n'y aura pas de dommages détectables dus à la corrosion.

Sous certaines conditions, le cas lorsque le béton a été carbonaté et que le pH de la solution interstitielle est descendu en dessous de 9 ou lorsqu'une qualité suffisante d'ions chlorure (Cl^-) a pénétré dans le béton, saturé en eau, et atteint l'armature de ce fait, la section de l'acier peut continuer de se réduire et la rupture de l'armature se produire. Ce processus, préjudiciable à la durée de vie d'un ouvrage, est favorisé lorsque le béton est saturé en eau car l'évacuation des ions Fe²⁺ de la surface de l'acier est facilitée. Ces ions peuvent alors migrer à la surface du béton et y former des rouilles mais ce type de dommage dû à la corrosion n'a pas d'impact significatif sur l'enrobage du béton ; il améliore même l'adhérence du béton sur l'acier.

La corrosion devient préjudiciable lorsque la vitesse de corrosion de l'acier est très élevée et que les produits de corrosion, ne pouvant être évacués de la zone de corrosion, s'accumulent à la surface de l'acier. C'est le cas si la solution interstitielle est riche en oxygène et en espèces agressives, et si l'enrobage de béton n'est pas assez humide. Une partie des ions Fe²⁺dissous peuvent alors s'oxyder et êtretransformés en oxydes ferriques hydratés (Fe₂0₃, H₂0) qui se déposent ensuite, avec des oxydes et hydroxydes ferreux, à l'interface acier béton. Le volume des produits de corrosion étant 2 à 6 fois supérieur à celui du métal, une contrainte d'expansion se crée à cette interface plus acier est corrodé, plus cette contrainte est importante, et lorsque celle-ci devient plus importante que la résistance à la traction de l'enrobage, des fissures apparaissent. Ces fissures vont accélérer la pénétration des espèces agressives et de ce fait les processus de corrosion. Un processus corrosion ? fissures ? pénétration d'espèces agressives ? plus de corrosion ? plus de fissures ? plus d'espèces agressives ... s'instaure.

Selon TUUTI, l'évolution de la corrosion des armatures du béton s'effectue généralement en deux étapes (figure 3).

- Au départ, l'acier est stabilisé par la couche de passivation qui empêche la formation de rouille supplémentaire. Puis, durant la phase d'amorçage (incubation), les espèces néfastes vis-à-vis de la corrosion pénètrent dans le béton et l'acier se dépassive alors progressivement. Cette dépassivation peut être engendrée par de nombreux facteurs dont la carbonatation et la pénétration des ions chlorures.

- Les oxydes et hydroxydes produits par des réactions d'oxydation à la surface du métal s'accumulent. La formation de ces produits d'oxydation va alors entraîner un gonflement qui finira par provoquer la fissuration de l'enrobage de béton (point D).

En pratique, il doit être fait en sorte que la période d'amorçage (incubation) soit la plus longue possible. Pour cela, il faut prévoir des épaisseurs d'enrobage suffisantes et choisir une formulation de béton permettant de diminuer sa perméabilité à l'eau et aux gaz.

II.2.3 - La dépassivation des armatures

Si un acier est préalablement recouvert de produits passivants (cas du béton sain), cette protection est altérée le plus souvent par l'introduction de deux agents pouvant se présenter simultanément : le dioxyde de carbone C0₂ (carbonatation) et l'ion chlorure Cl^- (chloruration) en excès au niveau des armatures. Il se produit alors une dépassivation.

Les deux phénomènes de carbonatation et de chloruration interagissent entre eux puisque la carbonatation, en changeant la structure du réseau poreux, peut affecter la diffusion des chlorures au sein du béton. En effet, après carbonatation, il a été observé une réduction de la porosité totale et une redistribution de la taille des pores, rendant plus difficile la pénétration des chlorures ( ).

- la couche passivante est détruite localement là où la teneur en chlorure ou en dioxyde de carbone est très forte ;

- la rouille se transforme en des oxydes (ou hydroxydes) poreux si la teneur en oxygène est assez élevée.

Lorsque le pH du béton est inférieur à environ 9, les teneurs critiques en chlorures et en carbonates provoquant la dépassivation de l'acier sont très faibles et correspondent à des eaux naturelles, potables. C'est pourquoi, en pratique, ce PH est souvent considéré comme étant la valeur critique de dépassivation des aciers.

La carbonatation est engendrée par réaction entre le dioxyde de carbone de l'air et certains constituants du béton tel que le ciment. Le dioxyde de carbone gazeux pénètre par diffusion dans le réseau poreux du béton et réagit avec la portlandite Ca(OH)₂ pour former des carbonates tel que le calcite CaCO₃, ce qui provoque un abaissement du pH a 9 environ, suivant la réaction suivante en milieu aqueux :

En présence de bases alcalines, telles que Na0H ou K0H, la solubilité de la chaux est relativement faible et la réaction peut se ralentir. Cependant ces bases alcalines se carbonatent elles aussi :

La carbonatation des bases alcalines augmente la solubilité de la chaux qui peut alors se carbonater en plus grande quantité :

La carbonatation est un phénomène progressif qui, avec le temps, atteint des couches de plus en plus importantes.

La vitesse de carbonatation est fonction de nombreux paramètres dont les plus importants sont la perméabilité et le taux d'humidité relative du milieu ambiant. La vitesse de carbonatation est maximale pour une humidité comprise entre 40% et 80%, 60% étant considéré comme la valeur la plus critique. Dans les environnements secs, la quantité d'eau est insuffisante pour dissoudre le CO₂, alors que dans les environnements très humides, le béton étant saturé, la diffusion de CO₂ est considérablement ralentie.

De très fortes teneurs, dans un béton, en cendres volantes (>30%) et en laitiers (>50%) peuvent accélérer significativement sa vitesse de carbonatation.

La carbonatation commence donc à la surface du béton et concerne une certaine épaisseur (dite profondeur de carbonatation) de ce matériau.

Le schéma de la figure 4 illustre le principe de la formation de la carbonatation.

La corrosion des armatures générée par les ions chlorures est la principale cause de dégradation des structures en béton armé.

Les chlorures agissent dans les mécanismes de corrosion en diminuant la résistivité de l'électrolyte et en permettant un amorçage plus rapide de la corrosion en dépassivant la couche superficielle. La corrosion qui en résulte sous forme de piqûres à la surface de l'acier est une corrosion localisée. Les chlorures agissent aux zones anodiques, de surface bien plus petite que celles des zones cathodiques, et la vitesse de corrosion sur les zones anodiques s'en trouve fortement augmentée. Une fois la corrosion amorcée, il est bien plus difficile d'y remédier que dans le cas de la carbonatation car le processus est autocatalytique.

Les chlorures présents dans le béton peuvent provenir de deux sources différentes. Soit ils sont présents au moment du gâchage : utilisation d'eau contenant des chlorures ou agrégats contaminés. Soit ils proviennent de l'environnement (atmosphère marine, sels de déverglaçage, produits chimiques) et ont diffusés dans le béton. Les chlorures existent sous deux formes dans le béton.

- Les chlorures piégés ou liés qui sont combinés à des hydrates du ciment et à des agrégats, ou absorbés physiquement sur les parois des pores.

Les ions chlorures qui pénètrent dans le béton peuvent réagir chimiquement avec l'aluminate tricalcique (C₃A en nomenclature des cimentiers) et former des monochloroaluminates hydratés (C₃A. CaCl₂. 10H₂O), relativement stables dans le béton.

La concentration en hydroxydes dans la solution interstitielle agit de façon significative sur la proportion des chlorures liés : plus la concentration en hydroxydes est élevée, moins il y aura de chlorures dans la solution. Une élévation de température, quant à elle, diminue la capacité de chlorures à se lier. Typiquement, 40 à 50% des chlorures totaux sont liés.

Les chlorures ayant atteint l'armature attaquent l'acier initialement passivé, en certains points localisés. Le film passif est alors détruit localement et laisse apparaître des zones anodiques où l'acier est dissout. Le reste de la surface qui est encore passivée correspond aux zones cathodiques. La surface des zones cathodiques étant bien plus importante que celle des zones anodiques, la dissolution de l'acier croit en profondeur plutôt qu'en surface de l'acier formant ainsi des piqûres ou des cavernes. Le mécanisme de ce type de corrosion est complexe car la composition de la solution à l'intérieur de la piqûre est modifiée par rapport à celle de la solution interstitielle qui l'entoure.

Au sein de la piqûre, les ions chlorures s'associent avec l'ion hydrogène de l'eau pour former de l'acide chlorhydrique.

Ces réactions acidifient la solution dans la piqûre, abaissant fortement le pH entre 3,8 et 5. Les ions chlorures régénérés continuent d'être actifs pendant tout le processus de corrosion qui est ainsi autocatalysé.

Les ions hydroxyde de la phase interstitielle du béton se combinent alors avec les ions ferreux Fe²⁺ ayant diffusé hors de la piqûre tandis que la réaction cathodique est la même que dans le cas de corrosion en absence de chlorure.

Tant que la solution à l'intérieur de la piqûre est acide, la dissolution de l'acier reste active et les piqûres croissent en profondeur. Ce mécanisme est schématisé (Figure 5) par le modèle de PAGE et al. Les piqûres continuent de croître si la concentration locale en ions chlorure est suffisante (la concentration des chlorures doit augmenter tandis que celle des ions hydroxyde doit diminuer). Si ce n'est pas le cas, la repassivation de l'acier est possible.

Ainsi, une trop faible concentration en ions chlorure dans la solution interstitielle ne détruira pas le film passif. Il existe donc une teneur critique en ions chlorure ou un rapport en concentration chlorures/hydroxydes noté [Cl^-] / [OH^-]. Dès que le rapport [Cl^-] / [OH^-] dépasse le seuil critique égal à 1, la solution est instable : elle devient plus acide. Cette instabilité correspond à la formation de produits de corrosion qui, en présence d'oxygène ne protègent pas l'acier. Mais lorsque ce rapport est inférieur à 1, les chlorures n'ont pas d'effet sur cette solution qui reste donc stable.

Sur le plan pratique, les paramètres qui peuvent influer sur cette teneur critique en chlorure sont : le dosage en ciment (et le rapport Eau/Ciment), la valeur du pH, la nature du ciment (fixation de chlorure, etc.) et celle des additifs éventuels (cendres, etc.), la température moyenne, la teneur en oxygène et l'humidité du béton. L'état d'enrouillement initial des armatures a également un effet sur la valeur de la teneur critique en chlorure.

Le seuil critique est considéré atteint s'il y a 0,2 à 0,4% d'ions chlorure par rapport à la masse du ciment.

Il est à noter que la teneur en chlorure qui amorce une corrosion n'est pas reliée à la vitesse de corrosion des armatures, une fois dépassivées.

II.2.4 - Facteurs influents de la corrosion

La tenue, face à la corrosion des armatures dans le béton est fonction des paramètres concernant l'acier et le béton ainsi que des propriétés existantes à leur interface. Cela est déterminé par la composition de la solution interstitielle du béton et des caractéristiques métallurgiques de l'acier. Les facteurs environnementaux (humidité, température, dioxyde de carbone, ions chlorure) ne peuvent affecter directement le processus de corrosion mais ils peuvent causer des dégradations du béton et accélérer l'entrée d'espèces agressives rendant la solution interstitielle en contact avec l'acier plus corrosive.

Lorsqu'ils atteignent les armatures, les ions chlorure et le dioxyde de carbone sont tenus pour responsables de la plupart des cas de corrosion des structures en béton armé. La température et l'humidité, tout comme les autres facteurs pouvant détériorer le béton, jouent aussi un rôle important dans la corrosion des armatures.

La corrosion de l'acier n'est donc pas dépendante d'un unique paramètre mais de plusieurs dont les interactions concourent ou non à la corrosion.

L'épaisseur de l'enrobage en béton détermine le temps que vont mettre les espèces agressives pour arriver à l'armature. Parfois, la durée de vie d'une structure peut être fortement améliorée en augmentant l'épaisseur de l'enrobage, barrière mécanique freinant, voire stoppant la pénétration d'espèces participant à la corrosion des armatures.

Tout ce qui conditionne la solution interstitielle et la porosité du béton est un facteur pouvant affecter ou non la corrosion. Le type et la teneur en liant, les additions minérales et le rapport E/C (Eau/ciment) déterminent la performance d'un béton. Le choix de la formulation du béton et de la nature de ses principaux constituants constitue une approche pour augmenter la résistance à la corrosion du béton. Toutes modifications de la formulation d'un béton produisant une augmentation de sa compacité ou une réduction de sa perméabilité ont généralement un effet favorable sur la résistance à la corrosion.

Le rapport E/C a une très grande influence sur la porosité du béton : plus il est important, plus la porosité est grande, facilitant ainsi la pénétration des espèces agressives puis la corrosion de l'acier. L'influence du rapport E/C est bien plus importante que le type de liant utilisé.

Quant aux ajouts minéraux, en faibles quantités, ce sont les cendres volantes et les fumées de silice qui ont généralement une influence bénéfique puisqu'elles produisent une très nette diminution de la perméabilité, du coefficient de diffusion et de la conductivité du béton. L'augmentation de la compacité provoquée par les ajouts minéraux, utilisés en quantité suffisante, peut de plus annuler largement les effets néfastes de la diminution du PH interne et de la moins grande quantité d'aluminate tricalcique (C₃A) qui découlent de l'utilisation de ces ajouts.

L'effet du taux d'humidité, ou degré de saturation en eau, dans le béton est important car la vitesse de corrosion dépend fortement de ce taux, celui-ci influençant directement la conductivité, la résistivité électrique et la diffusion de l'oxygène.

Pour des taux d'humidité inférieurs à 80%, l'oxygène atteint facilement les aciers mais la faible conductivité du béton augmente mais la faible conductivité du béton limite la vitesse de corrosion. Plus le taux d'humidité augmente, plus la conductivité du béton augmente mais en contrepartie la diffusion de l'oxygène vers les armatures se fait de plus en plus difficilement. L'humidité relative la plus favorable à l'apparition de la corrosion est de 70 à 80%.

La corrosion des aciers, dans le cas des structures ou des parties de structures immergées, ne constitue généralement pas un problème majeur puisque l'oxygène ne parvient que très difficilement à atteindre les armatures.

La résistivité électrique affecte de manière significative la corrosion des armatures puisqu'il existe une relation entre la corrosivité et la résistivité du béton. La résistivité du béton est fonction de la composition de la solution interstitielle, de la microstructure du béton (taille et distribution des pores), de l'humidité et de la teneur en sels ainsi que de la température.

La valeur de la résistivité du béton se situe le plus souvent entre 10³et 10⁷ ohm/centimètres.

Le tableau 2 présente la corrélation établie entre la résistivité mesurée du béton et la probabilité de corrosion des armatures.

Tableau 2 : Probabilité de corrosion en fonction de la valeur de la résistivité

Dissous dans la solution interstitielle, l'oxygène est primordial dans la réaction cathodique du processus de corrosion des armatures dans le béton.

Plus la teneur en oxygène est importante, plus la vitesse de dissolution de l'acier augmente.

Des sels, contenus dans l'eau pénétrant le béton, peuvent contribuer à la formation de produits de corrosion sur l'acier. Ainsi, les ions sulfate agissent qualitativement comme les ions chlorures et certains sels solubles tels les perchlorates, les acétates, les halogénures autres que les chlorures peuvent aussi être corrosifs pour les armatures.

II.2.5 - Conséquences des désordres provoqués par la corrosion des armatures

II.2.5.1 - L'aspect du parement de l'ouvrage

Les efflorescences et les tâches de rouille qui sont la conséquence de la pénétration d'agents agressifs dans l'enrobage du béton, altèrent l'aspect de l'ouvrage. Parfois, ce point est considéré comme étant de peu d'importance par le gestionnaire des ouvrages mais par contre ce sont les fissurations et les fracturations du béton qui commencent à inquiéter le gestionnaire car des éclats de béton peuvent se produire.

II.2.5.2 - La sécurité vis-à-vis des usagers

Les éclats de béton présentent un risque pour les personnes qui circulent près de l'ouvrage ou l'exploitent. Leur prévention et leur élimination doivent par conséquent être traitées avec grand soin.

II.2.5.3 - La stabilité de l'ouvrage

Des essais effectués sur des éprouvettes ont permis d'estimer les valeurs des forces d'adhérence pour des éléments en béton dont les armatures sont corrodées. Il est apparu que ni la qualité du béton ni le rapport enrobage/diamètre d'armature n'influent sur la force résiduelle d'adhérence, même si l'enrobage est fissuré par la corrosion de l'armature sans qu'il ne soit détruit par éclatement.

En ce qui concerne les moments fléchissants et les efforts tranchants une recherche expérimentale a porté sur l'effet de la corrosion sur ces grandeurs mécaniques. Elle a montré que pour prévoir de façon conservatrice la tenue des éléments en béton armé, il suffit d'appliquer les modèles de calculs classiques, en considérant la section réduite des armatures ainsi que la section réduite de béton. Ainsi, tant que les diminutions de section des armatures restent faibles et que l'enrobage reste cohésif, la corrosion des armatures ne modifie pas significativement la tenue au moment fléchissant ou aux efforts tranchants.

Mais lorsque la corrosion a atteint un stade avancé, des calculs plus précis doivent être faits pour évaluer la tenue résiduelle de l'ouvrage. Ce document ne traite que du matériau et laisse de côté les problèmes de structures.

CHAPITRE III

CARACTERISATION, DIAGNOSTIC

III.1 - INTRODUCTION, OBJECTIFS DU DIAGNOSTIC

III.1.1 - Place du diagnostic

Un diagnostic préalable de l'ouvrage constitue la base nécessaire pour le choix d'une stratégie de réparation adéquate et pour permettre une évaluation plus précise des coûts.

Le processus conduisant à une action de réparation et de protection des ouvrages en béton peut se définir en six étapes. Le diagnostic intervient dans les deux premières étapes de ce processus.

La première étape, appelée « étape de mise en évidence de la dégradation » peut être déclenchée par une opération de surveillance (cas des ouvrages d'art par exemple), une opération d'entretien, ou à la suite d'un évènement accidentel (chute de morceaux de béton par exemple). Elle débouche sur le transfert de l'information vers les responsables qui sont ainsi sensibilisés au problème observé.

La deuxième étape est le « diagnostic » proprement dit, ou recherche d'une pathologie à partir des symptômes. Il est demandé dans le cadre :

III.1.2 - Cas particulier de la corrosion des armatures

La corrosion des armatures a souvent pour conséquences des symptômes visibles sur le parement, tels que des éclats, épaufrures, tâches de rouille. Dans certaines circonstances, toutefois, une délamination dans le lit des armatures peut se produire sans signes apparents de corrosion.

La forme, l'étendue des désordres, leur intensité dépendent à la fois de la position des armatures (enrobage et espacement), de la qualité du béton d'enrobage (compacité et homogénéité), et de l'environnement (nature de l'agent agressif : chlorures, sulfates).

Ainsi, lorsqu'une corrosion se manifeste, il est raisonnable de s'attendre à ce que le processus de dégradation s'étende au-delà de la dégradation visible. Le graphique de la figure 6 ci-dessous illustre les différents stades de dégradation du béton :

La plupart des méthodes d'investigation sont donc orientées vers la détermination de caractéristiques liées à ces paramètres.

II.1.3 - Objectifs du diagnostic de corrosion

- l'identification de l'origine (carbonatation, chlorure externes ou internes, autres) ;

- l'estimation des conséquences sur la sécurité de l'ouvrage ou des personnes ;

- la définition des suites à donner et entre autre le principe des solutions de réparation.

Les considérations d'ordre esthétique sont par ailleurs à prendre en compte dans de nombreux cas : bâtiment, monuments historiques du fait de la nature des matériaux de base, de leur texture, de leur couleur et de la nature du ciment. Ceci est à prendre en compte dans l'établissement du programme d'investigations.

II.1.3 - Procédure à suivre

La procédure à suivre s'intègre dans une démarche globale qui peut mener jusqu'à des travaux de réparation.

- la mise en oeuvre de mesures de sauvegarde si nécessaires (purges, filet de protection...) ;

- la réalisation d'une visite préliminaire et de certaines autres opérations dans le but d'établir un pré-diagnostic ;

L'ingénieur chargé des opérations de diagnostic doit avoir des compétences sur la physico-chimie des matériaux, l'instrumentation, les méthodes de réparation et de traitement. Dans les cas délicats, il devra s'associer avec un ingénieur spécialiste des structures (pour les problèmes d'ordre mécanique), ou un ingénieur chimiste de la laboratoire (pour les problèmes liés au gonflement du béton, etc.).

II.2 - VISITE PRELIMINAIRE

La visite préliminaire a pour objet d'améliorer la compréhension de l'état et du fonctionnement de la structure, de préciser les conditions environnementales, les désordres visibles, l'accessibilité aux parties dégradées. Cette inspection débouche sur un pré-diagnostic et sur un programme d'investigation. Elle comprend :

- la collecte des informations nécessaires à la compréhension de l'ouvrage : historique, documents, rapports, implantation, orientation, date de construction, plans de coffrage et de ferraillage, environnement (nature chimique, vents dominants), matériaux (ciment, agrégats, dosage), etc.

- un examen succinct de l'intégralité de la structure, et le relevé de tous les symptômes avec prise de photographies.

On utilisera les moyens d'accès les plus adaptés : il est nécessaire de voir de près les surfaces dégradées. Quelques tests simples (profondeur de carbonatation, présence de chlorures, Alcali-réaction dont le but est de déterminer le niveau de dégradation, pourront être envisagés à cette étape afin d'orienter le programme d'analyse futur.

Lors d'une visite préliminaire, l'ingénieur doit se poser les questions suivantes :

- les armatures se corrodent-elles également aux zones ne présentant pas de dégâts visibles ?

- d'effectuer la mise au point du programme des investigations. Ce dernier tiendra compte de toutes les suggestions relatives à l'accès, l'environnement, la présence d'énergie électrique etc. ;

- d'évaluer si la mise en jeu des responsabilités et garantie est nécessaire ;

- et de faire évaluer les mesures de sauvegarde (limitation du trafic, mise sous surveillance renforcée.)

Il doit également estimer le coût probable et la durée des investigations si celles-ci sont raisonnables au vu de la valeur vénale de l'ouvrage.

III.3 - INSPECTION DETAILLEE

L'inspection visuelle de la totalité de la structure est mise en oeuvre afin de détecter tous les signes de détérioration, et d'identifier toutes les sources potentielles de désordres. Elle comprend les deux phrases suivantes :

III.3.1 - Préparation de l'inspection

Il s'agit tout d'abord de vérifier et compléter les informations recueillies lors de la visite préliminaire, de rechercher des documents de synthèse déjà établis, tels que les précédents rapports d'expertise, etc.

Les moyens d'accès seront recensés et définis au préalable, et toutes les dispositions prises (sécurité, accès, nettoyage, etc.).

III.3.2 - Inspection

L'inspection proprement dite comprend le relevé, éventuellement sur plan, de tous les désordres visibles, et de tous renseignements utiles quant à l'aspect du parement :

- l'apparence de la surface du béton, stalactites, efflorescences, traces de rouille ;

III.4 - INVESTIGATION IN SITU

Une investigation type se compose d'une série de tests différents suivie d'une phase d'analyse permettant le choix de la stratégie optimale de réparation. La réalisation du même genre de tests est également un moyen de contrôle de qualité pour les ouvrages récents.

Le programme des investigations est établi en tenant compte des contraintes et impératifs suivants :

- la nature, la gravité et l'intensité des phénomènes, la sécurité des personnes ;

L'enrobage des armatures est un facteur déterminant dans les phénomènes de corrosion. La technique de mesure de l'enrobage fait appel à de nombreux appareils disponibles sur le marché, basé sur des principes magnétiques ou réflectométriques (radar géophysique). Toutefois, les précisions et sensibilités varient fortement d'une technique à l'autre, notamment en fonction de la densité du ferraillage. Ces techniques, dont les performances sont fonction de leur principe de base, permettent d'accéder aux informations suivantes :

L'objectif de ces mesures est de localiser géographiquement les armatures faiblement enrobées (en relation avec les dispositions réglementaires d'une part et les spécifications particulières d'autre part), d'estimer les surfaces concernées et enfin d'apporter des éléments quantitatifs pour une modélisation de l'évolution possible des phénomènes (en relation avec la profondeur de carbonatation ou de pénétration des chlorures.

La localisation d'une armature consiste à repérer et à estimer son épaisseur d'enrobage. Il s'agit d'un électro-aimant alimenté en courant continu et dont la tension aux bornes est maximale à l'aplomb d'une armature. A valeur de ce maximum dépend entre autres l'épaisseur d'enrobage.

Il existe d'autres méthodes d'estimation de l'enrobage de béton autour des armatures. Elles sont plus récentes et souvent en cours de développement.

Une première méthode pour caractériser l'épaisseur d'enrobage est la radiographie (ou la radioscopie) qui permet de détecter des armatures sous des enrobages épais. Elle permet de localiser les armatures, détecter les vides et les ruptures franches d'acier de fort diamètre.

Une deuxième méthode qui est encore au stade du laboratoire est celle de l'écho de l'impact provoqué par un marteau spécial placé à la surface du béton et renvoyé vers cette surface par des discontinuités (face arrière du béton, armatures, etc.) Elle devrait permettre de localiser les armatures et de détecter les vides.

La troisième méthode utilise des ondes électromagnétiques de très haute fréquence (radar). Elle est difficile à exploiter, son objet est surtout de localiser les armatures.

La quatrième méthode est la détection des rayons infrarouges émis à travers le béton par les armatures qui sont préalablement « chauffées ». Elle est peu exploitée, son objet est de localiser les armatures.

III.4.1.2 - Estimation des surfaces corrodées et évaluation des risques de corrosion : mesures de potentiel

Parmi les méthodes électrochimiques pouvant être appliquées à la détection du risque de corrosion des armatures, dans le béton, les mesures de potentiel sont les plus utilisées et les plus connues, du fait de leur simplicité et de leur caractère non destructif. Cette méthode permet une évaluation des risques de dépassivation des armatures.

Dès le contact de l'armature avec le béton, il s'établit à l'interface acier-béton, une différence de potentiel dépendant à la fois des réactions dites anodiques (Oxydations : transformation du métal en oxydes) et des réactions dites cathodiques (réduction de l'oxygène). Ce potentiel est complexe et sa valeur dépend de l'état de corrosion des aciers). Le potentiel tend vers des valeurs négatives dès qu'il y a amorce de corrosion), mais aussi de la teneur en eau du béton, de la teneur en éléments agressifs, de la profondeur de carbonatations de la compacité du béton, etc. Il ne peut-être relié à ces facteurs par aucune loi, ni aucune formule mathématique, et la valeur absolue de ce potentiel n'aura donc que peu de signification.

Néanmoins, les mesures effectuées sur des surfaces représentatives permettent d'établir une cartographie des probabilités de corrosion et de localiser les zones à risque au maximum.

Le graphique de l'évolution du potentiel électrochimique de la figure8 ci-dessous est celui d'un mur de 18m du bassin d'une piscine. Il illustre la corrosion des armatures dans ce mur.

Les mesures de potentiel sont utilisées en phase diagnostic (elles permettent la localisation des prélèvements ou de tests complémentaires), mais également pendant les opérations de réparation (localisation de zones à réparer). En surveillance continue, elles permettent également la détection d'un phénomène, bien avant qu'un désordre ne soit visible en surface, et ainsi de mieux planifier les réparations (mesures préventives). Elles ne permettent pas la détermination de la position des armatures (on utilisera pour cela des méthodes magnétiques ou de réflectométrie radar), ni leur vitesse de corrosion (perte d'épaisseur).

- Aux éléments enterrés ou immergés, à moins d'adapter la méthodologie à ces cas particuliers (par exemple, mettre hors sol, par affouillement, l'élément de structure, le temps de la dépolarisation pouvant demander plusieurs jours) ;

- Au béton revêtu d'un produit électriquement isolant ; celui-ci devra être retiré au droit des points de mesure ;

- Aux armatures actives du béton précontraint, car la présence de la gaine en matière plastique ou métallique ne permet pas de récupérer le signal correspondant aux câbles. Dans le cas des fils adhérents par contre, la méthode est applicable.

La méthode nécessite la mise à nu d'une armature, sa connexion à une borne d'un millivoltmètre à haute impédance dont l'autre borne est reliée à une électrode de référence place sur le parement.

La jonction entre le béton et l'électrode doit être humide, et si ce n'est pas le cas, cette humidité doit être assurée (pulvérisation d'eau légèrement alcaline, coton imbibé, etc.). L'électrode de référence est une électrode dont le potentiel est constant, et défini par une suite d'équilibres électrochimiques.

Le tracé des cartographies, et l'étude des gradients de potentiel associés au développement des méthodes informatiques (stockage des données) permettent maintenant des interprétations plus fiables et plus précoces, et ont conduit au développement de ce type de mesure. Le matériel peut comprendre une ou plusieurs électrodes, ou des roues électrodes.

N.B : il existe pas encore de norme sur la méthodologie de mesure mais il y a une recommandation RILEM.

Une autre méthode électrochimique permet d'estimer la vitesse de corrosion instantanée des armatures en une zone donnée.

Cette méthode est basée sur la linéarité des courbes intensité/potentiel au voisinage du potentiel libre. La pente de la droite

exprime la résistance de polarisation Rp, qui est reliée au courant de corrosion par I_corr =

ou B est une constante et A la surface concernée par la polarisation. Malgré plusieurs restrictions d'origine théorique, en mesurant Rp périodiquement, il est possible de contrôler l'évolution du processus de corrosion, d'identifier les zones à forte activité corrosive, et de prédire une durée de vie résiduelle pour la structure considérée.

Les appareils permettant ce type de mesure possèdent leur propre système d'étalonnage.

III.4.2 - Mesures relatives à la qualité du béton ou à son vieillissement

Elle constitue une détermination du degré de vieillissement naturel du béton (mais surtout sa profondeur de neutralisation par le gaz carbonique).

Parmi les méthodes de détermination de la profondeur de carbonatation, la plus simple à mettre en oeuvre est le test à la phénophtaléine. Celui-ci consiste à mesurer le front de coloration de cet indicateur sensible au pH, que l'on pulvérise sur une coupe fraîche de béton. D'autres indicateurs colorés, ayant des plages de virage différents (bleu de bromothymol, par exemple), peuvent être utilisés.

Des précautions sont toutefois nécessaires pour établir la représentativité d'une mesure de profondeur de carbonatation. Il faut faire un nombre suffisant de déterminations, tenant compte des conditions locales d'exposition, de l'hétérogénéité possible du matériau.

Il n'existe pas à l'heure actuelle de méthode non destructive de détermination de la profondeur de carbonatation.

La corrosion étant un phénomène électrochimique, et le béton étant un conducteur, la résistivité électrique de ce dernier constitue un paramètre significatif de l'intensité des échanges. Celle-ci dépend toutefois d'un certain nombre de paramètres : teneur en eau du béton, composition chimique de la solution interstitielle (présence de sels), etc.

Les mesures de résistivité sur site ont été utilisées en parallèle avec les mesures de potentiel pour affiner le diagnostic de la corrosion. En effet, la vitesse de corrosion est contrôlée par la facilité avec laquelle les ions en solution passent au travers du béton, d'une zone anodique à une zone cathodique. Ainsi, de larges gradients de potentiel associés à de faibles résistivités seront caractéristiques de fortes vitesses de corrosion.

Les mesures peuvent être influencées par la présence d'armatures à proximité du point de mesure, par l'effet d'échelle, ou par la présence d'une couche de surface ayant une résistivité différente de celle du coeur du béton. Par ailleurs, le principe même de la mesure (méthode de WENNER à 4 électrodes), possède ses limites.

Les propriétés physiques du béton dont sa perméabilité influencent la durée de la période d'amorçage de la corrosion. Une mesure de perméabilité à partir de la surface est particulièrement intéressante.

Toutefois, ce type de mesures in-situ est influencé par la teneur en eau du béton qui limite son application.

Perméabilité à l'air : sa détermination consiste en la mise en pression d'une enceinte, et la mesure de la décroissance de la pression.

Perméabilité à l'eau : dans ce cas, l'essai consiste en la mise en pression d'eau d'une enceinte et la mesure du débit d'eau par avancement d'un piston destiné à la pression.

La localisation des zones de mesure de perméabilité doit être parfaitement définie pour éviter les défauts de surface du béton (nids d'abeilles, fissures, etc.) qui la perturbent.

III.4.2.4 Cohésion superficielle

Cette détermination a son intérêt afin par exemple de définir la nature du revêtement ultérieur à mettre en place, dans le cas notamment d'enduit friable ou en présence d'autre revêtement.

Elle se détermine à partir d'essais d'adhérence sur les pastilles collées sur la surface du béton (de section carrée 5 x 5 cm² circulaire de diamètre 5 cm). La traction est effectivement à l'aide d'un appareil spécifique. Plusieurs mesures sont nécessaires dans une zone (3 cm minimum). Les valeurs sont rapportées en Mpa. A titre indicatif, l'application d'un revêtement sur un support béton nécessite un minimum de 0,5 Mpa.

III.5.1 - Méthodes de prélèvements

Les prélèvements sont effectués, si nécessaire, dans des zones représentatives des états de dégradation par carottage ou forage.

Le forage est utilisé, par exemple, pour estimer la pénétration des chlorures. Dans ce cas, il concerne des profondeurs successives de l'ordre du centimètre.

Les caractéristiques chimiques du béton d'enrobage sont déterminées sur les prélèvements.

- analyse chimique globale : Elle comprend l'analyse de la fraction soluble du résidu insoluble. Elle a pour objet de déterminer les caractéristiques du béton, le dosage en ciment, l'absence d'anomalie ;

- dosage des chlorures totaux et des chlorures libres (solubles dans l'eau). Les teneurs en chlorures s'expriment par rapport au béton ou par rapport au dosage en ciment. Ce dernier peut être connu ou évalué en laboratoire à partir de la mesure de la silice soluble du ciment préalablement identifiée (dans le dossier chantier ou par examen microscopique). L'interprétation des résultats doit tenir compte non seulement des valeurs absolues mesurées, mais aussi de l'allure des profils de concentration ;

- microscope optique (lumière transmise ou réfléchie) pour la détermination de la nature du ciment, microscopie électronique MEB avec microanalyse élémentaire ;

- diffraction des rayons X pour la recherche et la caractérisation des phases cristallines.

Les caractéristiques physiques du béton d'enrobage sont surtout liées à leur résistance à la pénétration (transfert des fluides) :

N.B. : Le béton peut également être affecté par d'autres pathologies telles que l'alcali-réaction, les réactions sulfatiques ou le gel. En cas de doute, des investigations supplémentaires sont nécessaires pour identifier l'origine de la pathologie.

III.6 - RAPPORT DE DIAGNOSTIC

Le rapport de diagnostic présente l'ensemble des résultats et leur interprétation, mais doit être compréhensible même par un profane, un non initié.

- l'identification du laboratoire (ou de l'ingénieur) chargé de l'étude, la date ;

- une discussion sur l'origine des désordres, leur étendue, leur évolution probable et leur incidence sur la sécurité ;

- des conclusions claires sur les désordres constatés et des propositions éventuelles de complément d'étude ;

- des recommandations relatives aux méthodes de réparation les plus adaptées.

CHAPITRE IV

CONTRAINTES ET EXIGENCES

Ce chapitre dresse une liste non exhaustive de critères pouvant guider l'ingénieur qui doit préconiser une réhabilitation du béton armé dégradé par la corrosion des armatures. En effet, le choix de la méthode ou des produits de réparation est soumis à des contraintes et exigences qui sont liées au type de réhabilitation ainsi qu'à la nature et à l'environnement de l'ouvrage à réparer.

IV.1 - CONTRAINTES STRUCTURELLES

L'une des conséquences de la corrosion des armatures du béton armé est un affaiblissement de la structure. L'ingénieur chargé d'étudier la réparation doit toujours avoir présent à l'esprit, le respect de la sécurité de service de l'ouvrage, donc de sa stabilité. Il doit avant même d'envisager des solutions de traitement de cette corrosion, estimer l'état général de la structure et en comprendre le fonctionnement.

Il doit prendre en compte, comme pour un projet nouveau, les contraintes de service d'exploitation, de charges et d'environnement de la structure

Une visite approfondie de la structure permettra de déceler les indices révélateurs de la perte de résistance de la structure tels que les fissures, les écaillages et écrasements locaux de béton etc. Quelquefois, cette inspection révèlera que la corrosion est d'abord due à un dysfonctionnement de la structure et qu'elle n'est en fait qu'un facteur aggravant.

Les structures visitées sont en général en service et soumises à des chargements, leur âge et leur état général permettent à l'ingénieur d'apprécier les qualités de la conception d'origine et leur fonctionnement structurel. Il ne convient pas de modifier systématiquement les structures quand leur comportement est satisfaisant. Mais le traitement de la corrosion qui sera envisagé respectera en général le projet, en lui redonnant ses caractéristiques originelles.

IV.1.1 - Respect du fonctionnement de la structure en l'état

La corrosion des armatures du béton armé peut entraîner un appauvrissement des capacités portantes de la structure. Cette perte de résistance se manifeste par des altérations des matériaux qui sont les suivantes :

Le foisonnement des oxydes de fer développe des contraintes qui peuvent endommager le béton, allant jusqu'à l'éclater. Il en résulte que les sections résistantes du béton diminuent, les contraintes s'organisent, et transitent par les zones adjacentes. La simple reconstitution de ces sections par un produit de ragréage n'est pas toujours suffisante pour retrouver le fonctionnement originel de la structure. Il faudra quelque fois avoir recours à des techniques de vérinage pour soulager la structure avant de reconstituer la section altérée. Cela peut être le cas dans des zones comprimées, la nature des produits de reconstitution devra alors tenir compte de la composition du béton en place et de son module d'élasticité. La forme de la découpe pour curer les zones altérées devra prendre en compte l'angle des joints de bétonnage de la zone à reconstituer pour que les contraintes transitent correctement lors du rechargement.

La corrosion métallique est une dissolution, donc une perte de section des armatures. Le facteur de sécurité pris en compte dans les calculs de dimensionnement s'en trouve réduit. L'ingénieur chargé de la réhabilitation de la structure devra estimer ces pertes.

Cette tâche n'est pas facile, l'estimation se fait généralement de façon statique après une série de mesures des diamètres résiduels effectuées dans des sondages. Pour les visites d'évaluation, il est très rare de disposer des moyens d'accès utilisés pour l'exécution du chantier. Les sondages d'évaluation sont généralement réalisés dans des zones d'accès faciles, où les sections ne sont pas toujours les plus sollicitées. Il faut donc se garder la possibilité financière de faire exécuter de nouveaux sondages dans les sections les plus sollicitées et prévoir un éventuel renforcement d'armature.

Si la perte de section est supérieure à 10%, il convient de renforcer les armatures. Il faut, bien entendu, s'assurer que les charges de services n'ont pas évolué et que réglementairement, les armatures en place correspondent aux sollicitations. L'apport de nouvelles armatures peut alors se faire dans la masse, après démolition des zones et reconstitution du béton soit par un apport externe enrobé dans un béton projeté connecté à la surface soit par des armatures additionnelles collées sous forme de plaques de tôle ou de tissus de carbone. Mais lorsqu'une armature est fortement corrodée, il faut la couper ou la remplacer.

IV.1.1.3 - Ancrage et entraînement des armatures

Les oxydes de fer forment autour des armatures une gaine qui, à partir d'une certaine importance, peut diminuer leur adhérence au béton. Cette perte d'entraînement des barres conduit alors à une perte générale de la résistance de la structure. La mobilisation des efforts par les barres en traction peut être modifiée par un glissement relatif de l'ancrage lors de sollicitations, la mobilisation des efforts se fait alors avec de plus grandes déformations.

Il faut alors quelque fois dégarnir les enrobages de béton altérés pour les reconstituer ; ces opérations libèrent totalement les ancrages de barres. Quand ils ne sont pas accompagnés d'un étaiement soigné de la structure avant le repiquage, ces dégarnissages modifient profondément son fonctionnement et peuvent présenter un réel danger lors de l'exécution.

IV.1.2 - Respect des matériaux en place

Les traitements de corrosion des armatures du béton armé sont réalisés soit par des apports de matériaux en surface, soit par des reconstitutions de forme après purge, soit par des procédés agissant en profondeur. Le choix des techniques doit être fait en considérant les matériaux constitutifs de la structure tant sur un plan physique que technique. Ainsi, le traitement de la corrosion des armatures ne doit pas entraîner une dégradation du béton en place qui serait due à l'incompatibilité de deux produits en présence. L'action des produits de protection des armatures ne doit pas engendrer, vis-à-vis du béton, des actions secondaires préjudiciables au bon fonctionnement de la structure.

Avant la préconisation du traitement, l'ingénieur s'assurera que la solution choisie est en adéquation avec les conditions de fonctionnement et le milieu ambiant de la structure. Les effets d'un traitement peuvent être de trois types.

L'application de produits peut changer de façon irréversible la structure interne ou superficielle des matériaux traités. Certains produits de surface bloquent totalement les porosités du béton et « piègent » l'humidité dans les structures, ils les rendent ainsi plus sensibles aux cycles gel/dégel. Des produits d'imprégnation qui créent des minéraux peuvent modifier l'équilibre chimique du béton en place ou le module d'élasticité des zones fortement imprégnées en surface. D'autres produits peuvent empêcher à jamais la pose de revêtements ultérieurs, etc.

Certains traitements peuvent avoir des effets secondaires après leur application sur certains bétons. Par exemple, les traitements électrochimiques qui augmentent le pH du béton d'enrobage, peuvent déclencher des réactions d'alcali-granulats. De même, l'utilisation de produit à effet gonflant (à long terme) peut créer des contraintes importantes pouvant aller jusqu'à des fissurations ou des éclatements.

Le choix des matériaux de remplacement ou de substitution des zones dégradées doit donc tenir compte de l'état de vieillissement des matériaux en place. Si certaines parties doivent être partiellement reconstruites, on devra s'assurer de la bonne compatibilité des matériaux entre eux. Certains produits utilisés en ragréages, faciles d'emploi, rapides et compatibles avec des armatures, ne sont pas toujours compatibles avec les bétons adjacents. Cela peut être le cas des produits dont le liant est à base de ciment alumineux au contact avec des bétons à base de ciment portland CEMI.

IV.2 - CONTRAINTES DE SITE ET D'EXPLOITATION

Le choix des produits et des procédés de réparation à préconiser influe fortement sur le caractère pérenne de la réparation. Il doit aussi tenir compte des contraintes d'exploitation et du respect de l'environnement pendant l'exécution.

Pour satisfaire aux exigences liées au site, l'ingénieur devra considérer au moins la localisation de la structure, ses caractéristiques et son ambiance.

IV.2.1 - Localisation de l'ouvrage (agressivité du milieu, situation)

Les sites maritimes et fluviaux sont caractérisés par la présence d'eaux plus ou moins salines et par une atmosphère humide, avec des embruns en bord de mer. La composition chimique de ces milieux les rend agressifs vis-à-vis du béton armé, surtout en présence de vent.

Par ailleurs, les chantiers de réparation ou de réhabilitation doivent être conçus d'une façon telle que les eaux d'évacuation ne soient pas polluées.

Sur un site industriel, il est difficile de dresser la liste des polluants et de leurs interactions.

Outre le choix de la solution technique compatible avec les produits présents sur le site, il faut souvent considérer l'enchaînement des phases de travaux avec les contraintes de l'exploitant. Comme les pertes d'exploitation dues aux travaux sur des installations de production sont importantes, il est souvent préférable de prévoir des opérations courtes et partielles, se déroulant pendant des périodes d'arrêt de l'usine, plutôt que des traitements complets qui bloqueraient l'outil de production.

L'atmosphère urbaine contient des polluants qui sont principalement des gaz d'échappement ou d'origine industrielle. Les eaux de précipitation sont également agressives.

Par ailleurs, les sels de déverglaçage répandus sur les chaussées sont entraînés par les véhicules dans les parkings souterrains ou pénètrent dans le sol et finissent par agresser les canalisations enterrées.

Les réalisations des travaux sont plus contraignantes : elles prennent en compte les contraintes de circulation, la sécurité des usagers dans les endroits publics, etc.

L'ambiance en rase campagne est relativement peu agressive. Il convient de considérer les difficultés d'approvisionnement en continu pour certains « fluides » tels que l'électricité.

IV.2.2 - Structures en service

Le traitement d'ouvrages en cours d'exploitation doit être choisi en fonction des nuisances temporaires qu'il peut générer lors de sa réalisation telles que :

IV.2.3 - Ambiance (milieu ambiant lors de l'application)

La qualité d'une réhabilitation dépend non seulement du produit ou du procédé de traitement mais aussi des conditions de leur mise en oeuvre. Des produits ou procédés performants mais nécessitant des conditions de mise en oeuvre délicates, risquent de mener à un échec si toutes les spécifications ne sont pas respectées. Les procédés ou produits ont chacun leur limite d'application dans un milieu ambiant donné. Les notices techniques et recommandations pour la mise en oeuvre doivent être minutieusement étudiées au préalable.

Pour ce dernier point, les risques d'explosion et ceux pour la santé des applicateurs doivent être pris en compte.

IV.3 - EXIGENCES A PRENDRE EN COMPTE POUR LES REPARATIONS

L'objet principal d'une réhabilitation est d'arrêter ou d'éviter la corrosion des armatures du béton armé. Mais le traitement choisi doit aussi répondre aux attentes du client qui peuvent être d'ordre fonctionnel ou esthétique, avec le respect du caractère originel ou historique de la structure.

Ces exigences sont traitées au coup par coup. En général, le cahier des clauses techniques particulières fixera les critères de réalisation. Il est recommandé de demander à l'entreprise chargée du chantier, des planches d'essais pour valider les traitements à mettre en oeuvre. Il peut aussi être demandé de réaliser in situ, une partie de structure qui servira d'essai de convenance. Cette dernière procédure offre l'avantage de pouvoir valider en une seule fois le matériel, les matériaux et la mise en oeuvre de la « planche » de convenance. Ces validations peuvent concerner des exigences :

IV.4 - DURABILITE

La durabilité d'une réhabilitation correspond au fait qu'elle ne doit pas être renouvelée avant un certain délai, qui est précisé dans une garantie. Cette durabilité dépend de la pertinence du choix de la technique retenue, de sa mise en oeuvre et des sollicitations après traitement.

La pérennité de l'ouvrage correspond à son aptitude à remplir les fonctions prévues (mécaniques, esthétiques, etc.) Elle peut être allongée, après traitement de réhabilitation, quand les parements sont de plus revêtus d'un écran protecteur contre les agents agressifs.

La notion de garantie est une notion contractuelle dont la durée est liée au traitement choisi, pour une structure dans des conditions d'exploitation données. La garantie prend effet après la réception des travaux. La réception des travaux est un acte de fin de travaux qui atteste que la réhabilitation est conforme au contrat. Avant cette réception, l'efficacité du traitement doit être vérifiée.

Certaines vérifications sont simples, comme par exemple les couleurs, les formes, la rugosité, etc. D'autres demandent des analyses beaucoup plus fines qui sont préconisées au chapitre III. Il faut souvent faire appel à des laboratoires spécialisés par effectuer ces contrôles.

Les produits de protection du béton ne sont pas toujours exigés, bien qu'ils constituent une barrière contre les agents agressifs contenus dans le milieu environnant.

La vérification des revêtements se limite généralement à des contrôles de leur adhérence au support, de leur aspect et de leur épaisseur.

CHAPITRE V

LES METHODES DE REHABILITATION

V.1 - RECONSTITUTION DE L'ENROBAGE

De nombreuses méthodes existent pour réparer durablement un parement en béton, arrêter la progression des dégradations et éviter de nouveaux désordres. Leur utilisation suppose une mise en oeuvre attentive, un contrôle des résultats et une surveillance adaptée.

V.1.1 - Principes et définitions

L'objectif de la reconstitution du parement est non seulement de restaurer l'apparence du béton mais aussi d'arrêter le processus de corrosion tout en rendant à la structure son intégrité. Il s'agit de réparations à caractère discontinu, ponctuel et superficiel pour lesquelles plusieurs précautions doivent être prises :

- si les zones dégradées sont visuellement identifiables (béton décollé, fissures, épaufrures, etc.), l'état des zones adjacentes (avoisinantes) n'est en général connu qu'après un diagnostic généralisé. Ainsi, les surfaces à dégarnir sont en général sous estimées lors de leur première évaluation ;

- si des zones présentent un risque de corrosion (béton carbonaté ou pollué par les chlorures), celles-ci peuvent se déclarer après un délai de quelques années, à côté de la réparation, par l'apparition d'un couple galvanique entre la surface réparée et la surface adjacente.

- l'apport de matériaux en surépaisseur peut modifier la section des éléments de la structure. Il est donc nécessaire de prendre en compte les charges qui en résultent ;

- l'enlèvement du béton dégradé ou pollué risque d'affaiblir ou de déséquilibrer la structure. Un phasage précis doit être mis en oeuvre. Le recours à un étaiement peut s'avérer nécessaire ;

- des remplacements d'armatures seront à envisager selon des critères de décision (diamètre résiduel, longueur) décrits plus loin. L'objectif sera de rétablir la section d'origine.

Des étapes essentielles sont à respecter dont la préparation de la surface du support.

V.1.2 - Elimination des zones dégradées

Avant de réparer les zones dégradées (armatures apparentes, éclatements de béton, traces de rouille, etc.), les revêtements en place doivent être retirés sur toute la surface par un moyen mécanique ou chimique. Les produits de démolition doivent être mis en décharge ou recyclés, en conformité avec les textes réglementaires en vigueur sur la protection de l'environnement.

Pour traiter les armatures corrodées, il convient de les dégager par burinage, repiquage ou bouchardage, jet d'eau ou sablage. Le dégarnissage doit être effectué jusqu'à ce qu'un acier sain apparaisse (sans trace de rouille) et la longueur de cet acier doit être dégagé sur toute sa périphérie, selon la norme NF P95 95.101 (un dégagement d'un minimum de 2 cm derrière l'armature est conseillé). Lorsque les armatures qui ne sont pas parallèles au parement sont corrodées à leurs extrémités, le béton avoisinant doit être enlevé et ces extrémités doivent être amputées de 2 cm, pour rétablir un enrobage suffisant.

La phase d'élimination de la zone sous corrosion constitue l'une des tâches les plus délicates à réaliser. La bonne tenue dans le temps des réfections de parement dépend directement de la qualité d'exécution de ces travaux. Il est donc impératif d'éliminer l'intégralité de cette altération, qu'elle soit foisonnante ou de surface et ceci sur toute la périphérie de l'acier par décapage et brossage soigné ou par des moyens mécaniques (sablage, hydrosablage, etc.) Cette opération doit être plus particulièrement soignée en milieu marin car la rouille y est chargée de chlorures acides. Les surfaces de bétons sont ensuite nettoyées afin de faire disparaître toute poussière ou toute souillure subsistant après élimination des bétons dégradés. Ce nettoyage peut être réalisé par voie humide ou sèche (brossage et soufflage), mais dans le cas du lavage à l'eau, celle-ci doit être éliminée par soufflage ou par aspiration.

V.1.3 - Remplacement des armatures

A cette étape des travaux, un contrôle du diamètre résiduel des armatures les plus fortement attaquées sera effectué (à l'aide d'un pied à coulisse par exemple).

Les armatures supplémentaires de même nature seront mises en place par scellement ou soudure afin de restituer la situation initiale avec une tolérance de 5%, en tenant compte des longueurs d'ancrage et de recouvrement, et des armatures de couture. Dans le cas de soudure, celles-ci devront être effectuées selon les normes en vigueur après que la soudabilité de l'acier ait été vérifiée.

V.1.4 - Protection des armatures

La protection des armatures consiste à appliquer sur toute la surface de celles qui sont dégagées (périphérie complète), un produit assurant une protection vis-à-vis de la corrosion. Ce traitement n'est réellement nécessaire que si, pour des raisons techniques ou esthétiques, l'enrobage ne peut pas avoir la valeur prévue dans les règlements (BAEL 91 révisé 99, par exemple), pour un fonctionnement donné. Il est également fonction de la nature du produit de reconstitution du parement. On devra également d'assurer de la compatibilité avec les traitements ultérieurs (électriques notamment).

Cette application doit suivre immédiatement le décapage car l'oxydation des armatures risque de s'amorcer et de compromettre la bonne tenue de la réparation.

V.1.5 - Etape de la réfection des bétons

La réfection des bétons consiste à rétablir l'enrobage des armatures par la mise en oeuvre de mortier. Ce dernier doit respecter les critères :

- de montée en résistance rapide et de résistance mécanique supérieure au béton support ;

- de coefficient de dilatation thermique et de module d'élasticité dynamique équivalent au béton support ;

Les produits de protection seront, de préférence choisis dans la famille des produits à base de liants hydrauliques avec ajouts ou modifiés. Ils doivent être conforme à la norme NFP 18-840 ou être admis à la marque « NF produits spéciaux destinés aux constructions en béton hydrauliques ».

Cette marque définit notamment, pour les produits de réparation de surface, les caractères normalisés garantis (classe d'adhérence, tenue aux chocs, etc.)

Lorsque pour des raisons d'esthétique, des produits préformulés ne peuvent pas être appliqués, il conviendra d'étudier un mortier spécifique, de même texture, couleur et aspect de surface que le béton en place. Les mortiers doivent être peu sensibles au retrait, résister au gel et être durables. Une autre approche consiste à appliquer une première couche de produit certifié NF ou équivalent, afin d'assurer l'accrochage sur le béton support et une couche de finition pour l'aspect.

Enfin, il faut noter qu'il est difficile de masquer totalement des zones réparées localement. Parfois, ces zones réapparaissent sous forme de fantômes du fait des différences de comportements entre le béton support et le produit de réparation. Une solution peut consister à appliquer un produit de protection sur toute la surface.

V.1.6 - Précautions particulières à prendre

D'une façon générale, une structure réparée se trouve de nouveau exposée aux conditions d'environnement qui ont déjà créés la corrosion. Il faut donc s'assurer que les surfaces traitées ne vont pas engendrer de nouveaux désordres notamment sur les zones adjacentes.

Il est malheureusement souvent constaté que des réparations locales sont responsables de nouvelles pathologies :

- les zones avoisinantes se fissurent et se sont les armatures non réparées qui se corrodent.

Ainsi à proximité d'une réparation locale, la corrosion se caractérise par l'apparition possible des zones anodiques (dissolution) à bas potentiel et de zones cathodiques (acier protégé). Le couplage entre ces surfaces se traduit par le passage d'un courant de corrosion sortant de la surface anodique. La préparation de surface et la reconstitution du parement ont pour effet de modifier les conditions électrochimiques des armatures.

D'une façon générale, les zones réparées sont protégées d'une future corrosion. Toutefois :

- leur potentiel croît (l'armature se trouve progressivement de nouveau dans un état de passivité) ;

Des courants de corrosion vont se créer, la densité de courant qui correspond à la vitesse de corrosion sera d'autant plus importante que :

- La résistance électrique est plus faible (dépendant fortement de l'humidité et de la présence de sels) ;

- Les polarisations à la fois des zones anodiques et cathodiques sont plus faibles. Ces polarisations dépendent essentiellement des conditions électrochimiques régnant à l'interface acier/béton. Dans la zone anodique, plus le milieu sera pollué par les chlorures ou rendu voisin de la neutralité par la carbonatation, plus faible sera cette polarisation et plus grand sera le courant de corrosion.

L'étendue des surfaces touchées par ces courants de corrosion dépend principalement de l'état d'humidité du béton pollué. En général, la surface de cette zone ne dépasse pas quelques centimètres carrés au-delà, c'est la corrosion (naturelle) qui est le mécanisme principal de la dégradation.

Les zones adjacentes sont passivées (absence de carbonatation, de chlorures). Les risques d'amorçage et d'évolution de corrosion localisée sont faibles. La corrosion était due à un défaut local (enrobage ou béton défaillant)

Les surfaces adjacentes sont protégées (zone sans carbonatation ou à faible teneur en chlorures), mais ces deux agents agressifs atteindront les armatures dans un délai de quelques années.

Les armatures sont exemptes de produit de corrosion et elles sont protégées par l'alcalinité du produit de réparation (s'il est à base de ciment) ou par la résine (par l'effet isolant de celle-ci), mais les surfaces adjacentes sont en état de corrosion (c'est-à-dire que le béton y est carbonaté ou pollué par les chlorures).

Dans les cas b, c et d, les risques de corrosion sont importants, dans un délai difficile à déterminer mais pouvant être inférieur à dix ans après la réparation (voir la partie V.3 : inhibiteurs).

Par principe non conducteur. Les mécanismes anode/cathode ne peuvent s'appliquer. Toutefois, il apparaît à l'interface mortier de résine/armature/ancien béton un interstice, en cas de manque de continuité, dans lequel, la corrosion s'amorce par aération différentielle, puis des modifications chimiques se créent, en l'absence d'alcalinité (béton/carbonate), ou en présence de chlorures. Dans l'interstice, le milieu devient rapidement acide du fait de l'hydrolyse des produits de corrosion et l'attaque progresse rapidement.

Ainsi, il ne faut pas négliger plusieurs points essentiels dans les phases de la réparation :

- la préparation de surface de l'armature qui, si des traces de produits de corrosion subsistent, risque de participer à l'amorçage de corrosion ;

- la liaison produit de réparation - béton ancien, qui risque d'engendrer des interstices responsables d'amorçage de corrosions localisées.

V.1.7 - Normes

Les principales normes relatives aux produits de réparation sont les suivantes :

Produits spéciaux destinés aux constructions en béton hydraulique
N° de normes	Titres	Nature du liant	Années
NF P18-800	Définitions, classification, conditionnement, marquage, conditions de réception	H - R	1989
NF P 18-802	Contrôle sur chantier	H - R	1992
Produits ou systèmes de produits destinés aux réparations de surface du béton durci
NF P 18-840	Caractères normalisés garantis normes d'essais garantis - Normes		1993
NF P 18-852	Essais d'adhérence sur surfaces sciées	H - R	1993
NF P 18-853	Essais d'adhérence après cycles thermiques sur surfaces sciées	H - R	1993
NF P 18-853	Essai de tenue aux chocs répétés sur surfaces sciées	H - R	1993
NF P 18-855	Essai de perméabilité aux liquides avec surfaces sciées	H - R	1993
NF P 18-856	Essai de tenue aux rayonnements ultra violets	R	1993
NF P 18-857	Essai de tenue aux chocs sur surfaces sciées après cycles	H - R	1993
NF P 18-858	Essai d'adhérence sur surfaces rugueuses	H	1993
NF P 18-859	Essai d'adhérence après cycles thermiques sur surfaces rugueuses	H	1993
NF P 18-860	Essai de tenue aux chocs répétés sur surfaces rugueuses	H	1993
NF P 18-861	Essai après cycles de gel/dégel, de tenue aux chocs répétés sur éprouvettes à surface rugueuse	H	1993
NF P 18-862	Essai de perméabilité aux liquides sur éprouvette à surface rugueuse	H	1993
Ouvrages d'arts, normes sur les techniques de réparations
NF P 95-101	Réparation et renforcement des ouvrages en béton et maçonnerie, reprise du béton dégradé, spécification relative à la technique et aux matériaux utilisés		1990

V.1.8 - Essais, contrôle et réception

Une épreuve de convenance est nécessaire, il faut définir ses modalités : la surface, la longueur ou le type d'élément nécessaires.

Si les mortiers bénéficient du droit d'usage de la marque NF, aucun essai n'est à effectuer. Dans le cas contraire, il y a lieu d'effectuer un ou plusieurs des essais prévus dans la norme (essais de convenance) qui devront donc être planifiés avant le démarrage du chantier.

Ces contrôles ont pour but de vérifier que les produits livrés sont conformes aux identifications du cahier des clauses techniques particulières (CCTP) ou conforme aux normes si elles existent aux certificats de qualification et aux avis d'aptitude à l'emploi.

Ces contrôles ont pour but de vérifier qu'à tout instant du chantier, l'exécution est conforme au CCTP. Les étapes les plus importantes sont les suivantes :

A ce stade, il faut s'assurer que les caractéristiques du support préparé (V.1.2 et V.1.3) sont conformes aux hypothèses prises en compte pour la réparation et le renforcement.

La réception repose d'une part sur l'examen visuel de la surface traitée, sur un contrôle sonique (sondage au marteau) et enfin sur un contrôle du diamètre résiduel de l'acier.

- la compatibilité de la texture de surface avec l'application du produit de réparation ;

- l'absence de pollution du support par des agents agressifs vis-à-vis des armatures (chlorures) ;

Un essai de cohésion superficielle par traction directe est également souhaitable. Il peut s'avérer nécessaire dans le cas d'une forte pollution du support par les sulfates et les chlorures (risque de réaction avec le ciment du produit de réparation).

Ce contrôle se fait par examen visuel et essai de cohésion superficielle par traction directe. Les paramètres importants de cet essai sont : le mode de rupture (dans le produit de réparation, adhésif à l'interphase ou dans le support), la valeur de résistance à la traction. Les conditions de l'essai et son interprétation sont contractuelles.

Les essais de réception des travaux sont prévus dans les cahiers des charges qui tiennent compte des normes ou des recommandations.

Leur objectif est de valider enfin d'exécution, le respect des cahiers des charges par l'entrepreneur : caractères géométriques, mécaniques, etc.

V.2 - IMPREGNATIONS

V.2.1 - Principes et définitions

D'une façon générale, les produits appliqués par imprégnations sont des consolidants ou des hydrofuges. Ils se distinguent par leur fonction principale :

Un produit consolidant confère à une zone peu profonde altérée, une cohésion identique à celle du même matériau d'origine. Il ne s'agit donc pas d'une consolidation structurale à l'échelle d'un ouvrage.

Un hydrofuge constitue une barrière interne au matériau, vis-à-vis de la pénétration de l'eau liquide, sans trop affecter la perméabilité à la vapeur d'eau. Un hydrofuge est dit de surface lorsqu'il est appliqué sur le béton durci.

Par sa fonction principale, un produit hydrofuge n'est ni un imperméabilisant, ni un antigraffiti. Certains produits ont des fonctions secondaires (antisalissure, etc.). Les consolidants et les hydrofuges n'ont pas d'action directe sur la protection contre la corrosion des armatures. Mais ils peuvent être utilisés comme traitement complémentaire.

Par la suite, seuls les hydrofuges de surface seront traités dans ce document. Il est noté que certains points ne sont donnés qu'à titre indicatif.

V.2.2 - Domaine et limites d'emploi

Une hydrofugation se justifie si le béton subit une altération liée à un contact avec de l'eau liquide provenant de l'atmosphère (et non pas du sol ou d'une fuite d'eau). Ce traitement est appliqué à titre préventif ou curatif.

L'altération du béton n'affecte généralement que les zones soumises aux pluies battantes, au ruissellement ou jaillissement. Il est donc inutile d'hydrofuger des zones qui sont, par exemple, à l'intérieur d'un bâtiment.

Les dégradations liées aux sels solubles s'intensifient après hydrofugation. Pour assurer une bonne durabilité au traitement, il est important de limiter les risques de pénétration d'eau et de sels par l'arrière de la surface traitée.

Les surfaces sur lesquelles l'eau stagne ne peuvent non plus être traitées efficacement.

Enfin, les traitements hydrofuges s'insèrent dans une procédure globale de réparation. La comptabilité entre les diverses techniques de réparation doit être assurée et surtout les objectifs à long terme doivent clairement être définis (les possibilités de « retraitement », notamment pour les imprégnations d'inhibiteurs de corrosion ou d'application postérieure de tout autre produit destiné à migrer en phase liquide, etc..).

V.2.3 - Etat de l'art, normalisation

Selon la norme P84-403, un hydrofuge de classe D1 permet de maintenir l'aspect d'origine du parement de la façade ou de lui donner un aspect peu différent. Cette norme ne définit aucun critère ni spécification.

Selon le projet de norme Européenne pour EN 1504-2, une imprégnation hydrophobe du béton est « destinée à produire une surface hydrofuge, caractérisée par le fait que les pores ne sont pas remplis mais seulement couverts. Aucun film ne se forme à la surface et l'aspect n'est pratiquement pas modifié ». Cette norme définira les méthodes d'essai avec des spécifications auxquelles répondre les hydrofuges.

Les produits hydrofuges peuvent être classés en fonction de la nature chimique de leur constituant de base. Les produits les plus répandus sont les silicones et leurs dérivés (siliconates, silanes, siloxanes). Mais il existe des hydrofuges acryliques, des résines fluorées et d'autres.

La classification des hydrofuges tient compte de la taille des molécules. Pour une application donnée, il convient de choisir le produit qui est adapté à la porosité du béton à traiter.

V.2.4 - Procédure de choix et d'application

Le choix de produit, comme le choix de la procédure d'application ne pourront être réalisés qu'après un diagnostic et les essais préliminaires.

Avant de traiter le béton par un hydrofuge, il est indispensable de définir si cette opération est utile et compatible aussi bien avec le matériau à traiter qu'avec son environnement. La première étape du traitement consiste à préciser dans le diagnostic :

· les caractéristiques principales du béton à traiter (notamment sa porosité) ;

· mais aussi après avoir clairement défini les conditions de la mise en oeuvre sur chantier (saisons, traitements préliminaires envisagés, mise en peinture postérieure...).

L'efficacité et la durabilité du traitement hydrofuge sont optimisées en sélectionnant un produit particulièrement adapté au support et à ses propriétés physiques (tailles de pores, couleur, etc....). L'optimisation est faite à partir d'essai de convenance. Elle concerne la concentration du produit et sa consommation, en tenant compte de la procédure d'application.

La durabilité du traitement est conditionnée par la profondeur de pénétration.

Les principales techniques d'application sont : le pinceau, le rouleau et les pulvérisateur pour les silicones et le pulvérisateur ou le pistolet « airless ».

En général, le produit doit avoir une bonne répartition dans le support, c'est pourquoi l'utilisation du pulvérisateur (ou de « l'airless ») est souvent privilégiée.

Les conditions climatiques sont particulièrement importantes pour le processus de polymérisation. C'est pourquoi, il convient de respecter les notices techniques, afin d'éviter une polymérisation trop rapide par temps trop chaud ou trop lente par temps trop froid et humide (généralement, les températures limites conseillées se situent entre 5 et 30°c).

Enfin, le support doit être réparé et propre. Mais en plus, les indications de la fiche technique du produit concernant l'humidité du support, doivent être respectées.

V.2.5 - Contrôle du traitement

· que les produits et les conditions de mise en oeuvre, définis dans la procédure d'application, ont été respectés ;

Par ailleurs, certains essais sont proposés pour caractériser un traitement d'hydrofugation et se font soit sur site soit sur des prélèvements de béton (voir tableau ci-dessous).

Mais, il est aussi important de vérifier que ce traitement ne modifie pas trop d'autres propriétés du béton, telles que :

Exemples d'essais de convenance pour caractériser un traitement par imprégnation d'hydrofuge.

Essai sur site	Profondeur de pénétration		Effet hydrofuge
Effet parlant	Oui		Oui
Essai de perméabilité	Non		Oui
Essai sur prélèvements		Profondeur de pénétration		Effet hydrofuge
Frange d'imbibition		Oui		Non
Mouillage microgoutte		Oui		Oui
Attaque acide		Oui		Non
Angle de contact		Oui		Oui
Test d'imbibition		Non		Oui

V.2.6 - Essais de réception

Le seul essai non destructif peut être effectué pour la réception d'une imprégnation est la mesure de la perméabilité du béton traité. Il s'agit soit de la perméabilité à l'eau, soit de la perméabilité à l'air.

L'efficacité d'un traitement par imprégnation est en général de deux ans. Elle porte à la fois sur la tenue à la pénétration d'agents agressifs dans le béton et sur l'aspect du parement.

V.3 - INHIBITEURS DE CORROSION

V.3.1 - Principes et définitions

Un inhibiteur de corrosion est un composé chimique qui, ajouté en faible concentration au milieu corrosif ralentit le processus de corrosion d'un métal placé dans ce milieu.

· de pénétrer une couche de béton très hétérogène par nature (variations de compacité notamment) ;

· d'abaisser la vitesse de corrosion du métal, sans affecter ses propriétés (ni celles du milieu environnant) ;

· d'être stable dans le milieu considéré et compatible avec celui-ci, à la température d'utilisation ;

Par ailleurs, la teneur en inhibiteur doit être réglée, en tenant compte de divers paramètres tels que les facteurs géométriques ou la bonne forme des matériaux, leur état de surface, etc.

La corrosion étant un processus électrochimique, l'action de l'inhibiteur se fait au niveau de l'une des réactions élémentaires du mécanisme de cette corrosion, et plus particulièrement au voisinage immédiat de la surface : transport des espèces réactives, formation d'intermédiaire, absorption, etc.

Le mécanisme d'action d'un inhibiteur peut être divers. L'inhibiteur recouvre (adsorption) la surface du métal, et réduit les surfaces de réactions élémentaires. Il peut former également des composés avec le métal et le liquide environnant et modifier les réactions d'interface. Dans les deux cas, la vitesse de corrosion peut être ralentie voire annulée.

Les inhibiteurs anodiques ont une action sur la diminution du courant sur la partie anodique de la surface du métal. Si ce blocage n'est que partiel, il peut entraîner localement une augmentation de la densité de courant sur ses surfaces. Il peut conduire à un processus de corrosion localisé, plus intense qu'en l'absence d'inhibiteur, d'où l'importance de la teneur en élément actif au droit de l'acier.

Les inhibiteurs cathodiques induisent une augmentation de la surtension cathodique et réduisent donc le courant de corrosion. Si ces inhibiteurs ne stoppent jamais complètement la réaction de corrosion, ils ne présentent pas par contre le danger de corrosion localisée. Ces inhibiteurs précipitent souvent les sels ou hydroxydes, du fait de l'accumulation d'ions OH^- sur les cathodes.

Les inhibiteurs mixtes ont à la fois les propriétés des inhibiteurs anodiques et cathodiques.

V.3.3 - Etat de l'art

Le système de maîtrise de l'efficacité du traitement est propre à chacun des composants chimiques de base.

Lors de l'utilisation pour le béton armé d'un inhibiteur appliqué sur le parement, il est demandé au produit :

· d'être efficace en milieu basique, neutre (carbonatation), voire acide (en présence de chlorures, la surface métallique en voie de corrosion dans les cellules occluses, est au contact d'acide chlorhydrique).

V.3.3 - Domaine et limites d'emploi

La délimitation précise du champ d'application dépend de l'inhibiteur considéré.

Les paramètres d'efficacité à prendre en compte lors d'une étude sont les suivantes :

a) L'influence de l'état de surface de l'acier : (absence de discontinuité acier/béton) : l'utilisation des inhibiteurs de corrosion permet de protéger l'ensemble des aciers en situation de risque de corrosion, sans avoir à purger le béton contaminé ou carbonaté, à condition qu'aucun phénomène d'épaufrure ou de décollement acier/béton n'ait débuté.

b) La pénétration du produit : La pénétration des inhibiteurs à l'intérieur d'un béton dépend de nombreux paramètres : porosité du béton, humidité, degré de carbonatation, etc. Ainsi, cette pénétration ne peut pas, à ce stade des connaissances, faire l'objet d'une modélisation précise. Par conséquent, il est toujours nécessaire de vérifier la pénétration de l'inhibiteur par les test de validation in- situ.

Celle-ci doit être précisée par le fabriquant, sur la base de résultats d'essai représentatifs, en tenant compte notamment de la teneur en chlorures dans le béton au droit des armatures (limite d'efficacité).

Le recours aux inhibiteurs permet de conserver au maximum l'aspect initial de l'ouvrage et de réduire les zones à dégarnir.

Avant d'appliquer un inhibiteur, la surface du béton doit être préparée. Il s'agit d'éliminer la peinture ou autre revêtement par sablage ou hydro sablage. Il est à noter qu'un traitement par inhibiteur n'est pas possible si la surface a été préalablement traitée avec un hydrofuge.

Un inhibiteur qui est sous forme liquide s'applique directement à la surface du béton. Afin de respecter les consommations prescrites par la notice technique ou par les procédures définies pendant la phase de validation, l'application s'effectue en plusieurs passes.

V.3.5 - Les inhibiteurs utilisés pour le béton armé.

Le tableau_ présente de manière non exhaustive les résultats obtenus pour certains inhibiteurs, ajoutés au gâchage, vis-à-vis de la corrosion générée par les chlorures.

Inhibiteurs	Corrosion en présence de chlorure	Référence
Nitrite de sodium	Retardée	TREADAWAY & RUSSEL (1968)
		CRAIG & WOOD (1970)
		BHASKARA RAO & Al (1988)
Nitrite de calcium	Retardée	ROSENBERG & Al (1977)
		ANDRADE & Al (1986)
		HOPE & IP (1989)
		BERKE & ROSENBERG (1990)
		TOMASAWA & Al (1990)
Chromate de potassium	Inchangée	CRAIG & WOOD (1970)
Benzoate de sodium	Inchangée	CRAIG & WOOD (1970)
Chlorure stanneux	Résultats contradictoires	ARBER & VNIAN (1961)
Chlorure stanneux	Résultats contradictoires	HOPE & IP (1987)
-glycérophosphate de sodium	Retardée	MONTICELLI (1992)
Mélange d'amines et d'esters	Retardée	NMAI & Al (1992)

N.B : Le nitrate de sodium n'est plus utilisé car il entraînait une faible résistance du béton à la compression et de possibles alcali- réactions à cause du cation sodium. Par contre, le nitrite de calcium est préféré par les utilisateurs puisqu'il ne modifie pas les propriétés mécaniques du béton et est plus compatible avec les fumées de silice.

Le monofluorophosphate de sodium (MFP) est un inhibiteur de corrosion appliqué à la surface du béton. Son efficacité en ce qui concerne le ralentissement de la corrosion a été prouvée par le Dr Véronique NOBEL PUJOL-LESUEUR. Les figures suivantes l'illustrent :

Figure 8 : Evolution du potentiel libre d'un acier enrobé dans des béton non carbonaté durant 48 heures après l'application d'une solution aqueuse contenant ou non du MFP.

Ces courbes présentent, à partir du potentiel initial, une zone à potentiel constant plus ou moins étendue, la présence d'ions chlorure ayant tendance à étendre cette zone, puis une brusque chute de potentiel, d'une amplitude d'une centaine de millivolts en l'absence d'ions chlorure, et de 150 millivolts environ en présence d'ions chlorure. Puis le potentiel reste ensuite à peu près stable durant 48 heures, durée totale de l'expérience.

Il est remarqué par ailleurs que les potentiels mesurés sont plus négatifs lorsque le béton contient des ions chlorures.

Figure 9 : Evolution du potentiel libre d'un acier enrobé dans des bétons carbonatés durant 48 heures après l'application d'une solution aqueuse contenant ou non MFP.

En présence de MFP, les courbes d'évolution du potentiel sont cette fois modifiées significativement par rapport à celles tracées en l'absence de MFP.

D'une manière générale, les potentiels atteints en présence de MFP sont moins négatifs (figure 8). La courbe la plus significative à ce sujet est celle obtenue en absence d'ions chlorure dans le béton. Alors qu'en l'absence de MFP dans l'eau déposée à la surface du béton carbonaté, le potentiel décroît de façon monotone en fonction du temps pour se stabiliser vers -450 mV/ECS après une quarantaine d'heures, le palier de potentiel atteint après 5 heures de contact est nettement plus élevé et se situe à 190 mV/ECS en présence de MFP.

V.3.6 - Contrôle de la mise en oeuvre

Le système qualité de l'applicateur doit permettre, tout au long de la mise en oeuvre du traitement, de contrôler le respect :

Dans l'état actuel des connaissances, il apparaît indispensable de procéder à l'évaluation de la qualité de produit dans le béton et à la détermination de sa concentration au droit de l'armature, à des échéances définies contractuellement, sur la base des essais de convention (validation de la procédure). Cette concentration doit être conforme aux spécifications du fabricant, concernant la concentration minimale efficace (voir V.3.3c).

L'application est considérée comme acceptable lorsque la qualité minimale d'inhibiteur au niveau des armatures à traiter est atteinte, et démontrée par l'analyse d'échantillons représentatifs de l'ouvrage.

En outre, les documents de suivi qualité de la mise en oeuvre du traitement doivent être remis au fur et à mesure de l'avancement des travaux.

V.3.7 - Durée - efficacité - Normalisation

Le retour d'expérience sur les ouvrages traités par inhibiteur d'imprégnation est actuellement d'une dizaine d'années. La durabilité du traitement peut être vérifiée :

· par les mesures de teneur en inhibiteur au niveau de l'acier après quelques années ;

· par le suivi dans le temps des mesures potentiels (cartographie) ou de courant de corrosion (résistance de polarisation).

Aucune norme ne définit les classes d'inhibiteur permettant de juger de leur efficacité intrinsèque. Il n'existe pas non plus pour l'instant de procédure de qualification des produits.

V.4 - REVETEMENTS DE SURFACE

V.4.1 - Revêtements pour le génie civil

La mise en peinture des ouvrages de génie civil en béton a en général pour principaux objectifs :

- d'améliorer l'esthétique de l'ouvrage par la mise en couleur ou la création de motifs décoratifs, en vue de lui donner un aspect particulier ou d'homogénéiser lorsque nécessaire, la teinte de ses parements ;

- d'augmenter le confort et la sécurité des usagers, tout en facilitant le nettoyage (exemple : revêtement des tunnels) ;

- de participer à la sécurité de l'ouvrage (exemple : balisage des pylones) ;

- de contribuer à la protection du béton : la mise en place d'un système de peinture en couche mince, dans la mesure où il apporte une amélioration de l'imperméabilité du support peut permettre de ralentir la pénétration de l'humidité extérieure et d'améliorer ainsi la durabilité du béton.

Ainsi les ouvrages concernés sont essentiellement les tunnels, les murs de soutènement, les écrans anti-bruit et dans certains cas les ponts.

Il existe une procédure de qualification concernant les systèmes de peinture pour béton de génie civil. Elle porte sur des critères d'adhérence, d'aspect et plus généralement sur des considérations d'ordre esthétique et non pas sur des critères visant à apprécier la capacité effective des systèmes testés à remplir une fonction de protection.

Lorsque c'est principalement une fonction de protection qui est recherchée (protection contre la pénétration des chlorures, protection contre la pénétration du gaz carbonique laquelle entraîne une carbonatation progressive de la peau du béton, etc.) d'autres types de revêtements peuvent être envisagés. Ils seront désignés ci-après par revêtements minces. Il convient de préciser toutefois qu'il n'existe actuellement aucun référentiel technique permettant de qualifier ces produits et d'orienter le choix d'un produit en fonction du problème.

La « mise en peinture » désigne la protection par système de peintures ou lasure dans des épaisseurs sèches comprises entre 20 et 600 um.

Les systèmes de peinture s'appliquent dans des quantités humides totales allant de 300 à 1500 g/m², selon la densité et l'extrait sec, les lasures dans les quantités restantes inférieures à 300 g/m², mais pouvant varier selon l'absorption du support. Un système de peinture est constitué d'une succession de couches, qui ont chacune un rôle spécifique, en vue d'obtenir un revêtement final présentant les caractéristiques escomptées.

- d'un liant (aussi appelé résine ou polymère) : la nature chimique du liant permet de désigner la peinture ; il s'agit, par exemple, de peinture époxydique, polyuréthane, vinylique, acrylique ou hydraulique modifiée par des résines ;

- de matières de charge : elles confèrent à la peinture des caractéristiques physiques particulières (rhéologie, aspect...) ;

- d'un véhicule : eau (peinture dite en phase aqueuse), ou solvant (peinture en phase solvant). Il existe aussi des peintures avec très peu, voire sans véhicule.

- la couche intermédiaire qui assure la compatibilité entre la couche primaire et la couche de finition et donne au système une épaisseur suffisante ;

- la couche de finition qui apporte la fonction esthétique et assure la résistance du système aux agressions extérieures.

La performance d'un système de peinture dépend de l'épaisseur de chaque couche et du respect de ces épaisseurs.

Les peintures peuvent être mono ou bi-composants ; dans ce dernier cas, la peinture est obtenue à partir d'un mélange base - durcisseur ou ciment et latex.

Les lasures sont utilisées pour conserver ou mettre en valeur la texture superficielle d'un parement en béton. Elles sont incolores ou colorées et contrairement à une peinture, elles ne sont pas opacifiantes.

Une lasure est généralement appliquée en deux couches, la première étant diluée.

- des revêtements plastiques mais épais contenant généralement des charges grossières et à base de résines acryliques ou polyuréthanes ;

Selon leur nature, ces produits sont appliqués à l'aide de spatules ou de machines spéciales.

V.4.1.2 - Procédure d'application - Acteurs de la mise en oeuvre et matériels

Différentes conditions doivent être nécessairement réunies pour obtenir un bon accrochage des produits et une durabilité suffisante des revêtements :

Les matériels utilisés pour la préparation du support doivent être identiques à ceux utilisés lors de l'épreuve de convenance. Selon l'état et le type du support et en fonction du but final recherché, les modes de préparation du support sont multiples :

- projection d'abrasifs : la récupération et le traitement de l'abrasif avant la mise en charge doivent être prévus ;

- Projection d'eau sous pression, le respect de la valeur de pression retenue pour les essais de convenance est fondamental.

Les matériels utilisés pour l'application des produits sont conformes à ceux de l'épreuve de convenance et aux éléments indiqués dans les fiches techniques produits. Les fiches techniques précisent le cas échéant pour chaque moyen d'application possible, un taux de dilution et une quantité de produits déposable.

Dans le cas particulier d'un béton avec des défauts de surface apparents et pour lequel l'application d'un système de peinture risque de ne pas être suffisant pour masquer l'ensemble des défauts, un essai préalable doit être réalisé. Cet essai préalable permet de vérifier que le choix technique envisagé répond bien aux résultats attendus.

La mise en oeuvre d'un revêtement s'effectue selon un processus d'exécution auquel sont attachés différentes étapes de contrôle. Il s'agit des étapes suivantes :

Avant le démarrage des travaux, doit être organisée une réunion regroupant l'ensemble des acteurs concernés à savoir : le maître d'oeuvre, le chef de chantier, le contrôle externe de l'entreprise et l'agent de l'organisme chargé des contrôles extérieurs.

- d'examiner en commun la consistance des travaux, leur mode d'exécution et les contrôles prévus ;

- d'examiner les solutions aux difficultés particulières (zones à ragréer, zones difficiles d'accès, etc.) ;

- de définir le programme des travaux liés en particulier au déplacement de l'échafaudage et aux conditions d'application et de séchage des couches ainsi que le programme des contrôles.

L'épreuve de convenance, à ne pas confondre avec l'essai préalable et rendue obligatoire par le CCTE permet de vérifier, après passation du marché, que dans les conditions du chantier, sur une surface représentative de l'ouvrage, les modalités retenues répondent bien aux objectifs. Réalisée avec les moyens, le personnel et les produits du chantier, elle porte à la fois sur la préparation du support et sur l'application. Elle permet de vérifier que les moyens de l'entreprise sont bien adaptés pour réaliser le travail prévu et de juger de l'aspect du revêtement appliqué sur le béton de l'ouvrage.

- l'identité des produits utilisés sur le chantier, il s'agit de vérifier par l'échantillonnage (selon la norme NF EN 21512) la conformité des produits ;

- l'étiquetage des récipients qui doit comporter le nom du produit, le numéro de lot de fabrication, la dénomination base ou durcisseur, le poids, la date limite d'utilisation, l'étiquetage de sécurité, etc. ;

- la température et l'hygrométrie de l'air (adéquation de tous ces critères par rapport aux produits à appliquer) ;

- la température du support (elle doit être de 3°C supérieure au point de rosée).

- le respect du temps de malaxage, de mûrissement et de la durée pratique d'utilisation du mélange.

- la conformité des techniques et matériels utilisés aux solutions retenues ;

- pour les nouvelles couches, le respect des phases de séchage minimal et délais de recouvrements entre séchages.

Ces contrôles consistent essentiellement à mesurer les consommations de produit pour chaque couche du système. Ces mesures peuvent être réalisées :

- par pesée de la quantité de produit en pot avant et après son application sur une surface connue et délimitée de l'ouvrage ;

- par comptage des récipients qui contiennent le produit et qui sont préalablement marqués et utilisés pour une surface définie de l'ouvrage ;

Dans le cas d'une recherche de l'amélioration sur le plan esthétique, l'aspect du support béton avant revêtement est essentiel pour la qualité du résultat final : un revêtement de 20 à 60um ne peut pas masquer complètement les imperfections de surface.

Un revêtement par peinture permet de masquer des différences de couleur, voire de texture, dans la mesure où les défauts restent limités.

Si les défauts sont plus importants (bullage, nids de d'abeilles ou éclats), il faut préalablement utiliser des produits de réparation de surface qui permettent de faire disparaître ces irrégularités, la peinture étant ensuite destinée à ré-uniformiser la teinte de l'ensemble du parement.

V.4.1.5 - Essais de réception

- l'épaisseur du film sec : elle peut être évaluée à partir de l'épaisseur humide mesurée lors des applications et de la valeur de l'extrait sec de la peinture, elle peut être également mesurée à l'aide d'un microscope (incision à 45° dont on mesure la largeur selon la norme NFT 30123) ou par exemple à la loupe micrométrique sur un carottage en surface.

- l'aspect : il s'agit de détecter des défauts tels que coulures importantes, surépaisseurs, faïençages, cloquages ;

- l'adhérence : le contrôle de l'adhérence sur chantier est réalisé par un essai d'arrachement conformément à la norme NFT 30062 ; cet essai est délicat et doit être répété en un nombre suffisant de points représentatifs ;

- la couleur : le contrôle de la couleur s'effectue selon la norme NFT 34 554-2.

V.4.1.6 - Durée et efficacité du procédé

La mise en peinture réalisée selon les règles de l'art, permet d'obtenir, pour la plupart des ouvrages (ponts, tunnels), des durabilités de revêtement de l'ordre de 15 ans.

Cette durabilité est variable selon les épaisseurs sèches du revêtement, la nature des peintures (mono ou bi-composante) et leur aptitude ou non à être lessivées (cas des tunnels).

- celle relative aux fonctions principales attendues en terme de protection du béton ;

L'attention est attirée sur le fait que dans la pratique, cette dernière exigence complémentaire ne peut généralement être satisfaite que par des systèmes dont l'épaisseur est supérieure à 600 um.

Le tableau ci-dessous précise les durées de garantie contractuelle à mentionner dans le marché, pour les différentes fonctions visées, selon la gamme d'épaisseur du revêtement :

Tableau n°4 : Durées de garantie contractuelle pour les différentes fonctions visées selon la gamme d'épaisseur du revêtement.

V.4.2 - Revêtements pour le bâtiment

Les fonctions d'un revêtement pour le bâtiment diffèrent sensiblement de celles d'un revêtement pour le génie civil. Il s'agit de :

· la fonction esthétique sur les surfaces nues ou vieillies (couleur, aspect de brillance, etc.) ;

· la fonction technique, par la protection du support vis-à-vis de l'environnement. Les produits de revêtement sur béton doivent en effet empêcher l'eau et ses éléments agressifs de pénétrer dans le béton et assurer des fonctions d'étanchéité à l'eau, à la vapeur d'eau ou au gaz carbonique.

La finition est destinée à augmenter la protection des réparations et des surfaces non réparées. Elle peut être constituée de plusieurs produits classés selon leurs performances attendues pour le bâtiment :

· Revêtements à vocation essentiellement décorative : entre dans cette catégorie, trois classes de revêtements D₁, D₂. D₃ ;

· Revêtement d'imperméabilité, appliqué à titre curatif pour pallier les désordres susceptibles d'affecter le clos (fissures infiltrantes), classés en fonction de leur aptitude à résister au support : I₁, I₂, I₃, I₄.

· Revêtement de classe D₁ : se sont pour la plupart des produits incolores qui maintiennent l'aspect d'origine du parement, mais améliore le comportement à l'eau et aux salissures du support. Ce sont les hydrofuges et les lasures.

· Revêtement de classe D₂ : ce sont les peintures. Elles sont toutes constituées de liant (composant filmogène), de pigment (fonction à la fois protectrice et couvrante), de charges (pouvoir opacifiant et d'un solvant. Plusieurs classes de peintures existent, selon leur nature chimique ou celle de leur solvant :

· Phase solvant : ce dernier en général constitué d'hydrocarbures, de dérivés chlorés, d'alcools, d'esters, de cétones, d'aldéhydes ;

· Phase aqueuse : le solvant est l'eau, ce qui est favorable vis-à-vis de l'environnement, mais ces peintures sèchent difficilement par temps froid. Les peintures siloxanes qui ont un caractère hydrofuges et une forte perméance à la vapeur sont des peintures en phase aqueuse.

· Peintures minérales : elles sont à base de silicates ou de chaux éteinte et de colorant. Intéressantes par l'aspect décoratif final obtenu et leur forte perméance à la vapeur d'eau, elles sont plus vulnérables à l'eau de pluie.

Les peintures microporeuses pour façades doivent être conforme à la norme NFT 30-804.

· Revêtements de classe D₃ : les revêtement plastiques épais (RPE) en font partie. Ils ont une fonction de correction de l'état de surface, soit en améliorant la planéité, soit en créant un aspect structuré et une fonction de complément d'imperméabilisation. Ils sont constitués d'une résine de copolymère vinylique ou acrylique en dispersion aqueuse de charges, de pigments et d'adjuvants. Ils sont appliqués en forte épaisseur (2 à 3 kg/m²). Toutefois, ils n'ont pas d'élasticité suffisante pour résister à une fissuration du support.

Ce sont des systèmes multicouches (sauf la classe I₁), appliqués à titre curatif, pour pallier des désordres affectant le clos. Ils possèdent une réelle fonction technique d'imperméabilité à l'eau liquide. Ils sont constitués d'une couche d'impression et d'une ou de plusieurs produits de peinture (copolymères en dispersion aqueuse), présentant une élasticité suffisante pour résister à la fissuration du support existant (I₁ et I₂) ou à venir (I₃ et I₄). Le système I₄ comprend en plus une armature incorporée dans la couche de finition.

Les produits doivent être choisis en fonction des défauts de surface constatés selon la norme NF 84-401-3. Les produits doivent satisfaire à la norme NF 84-403 quant à leurs caractéristiques (maintien de l'aspect, imperméabilité, isolation thermique). Une étude préalable de reconnaissance est nécessaire pour sélectionner la nature des travaux préliminaires à effectuer (décapage ou conservation des anciens revêtements).

Les enduits de façade sont à base de liants hydrauliques et ou de chaux aérienne. Ils appartiennent à deux catégories :

Des garanties contractuelles peuvent être proposées par le fabricant (pour un chantier donné avec des conditions particulières) mais les garanties légales sont :

· la garantie biennale dite de bon fonctionnement, qui s'applique au revêtement de classe D (D₁, D₂, D₃). La bonne tenue (norme NFT 36-001) est l'absence de cloquage, de craquelage, d'écaillage, de décollement au-delà de 5% de la surface de l'élément de référence.

· la garantie décennale qui s'applique aux revêtements de classe I. Elle porte uniquement sur la fonction imperméabilité (le cloquage, l'encrassement, le farinage ne sont pas pris en compte car ils ne portent pas préjudice au clos).

Enfin, la fonction décorative sera appréciée par rapport à une surface de référence qui devra comporter toutes les opérations prévues au descriptif.

V.5 - BETON PROJETE

V.5.1 - Principes et définitions

Un béton projeté est constitué d'un mélange de granulats, de ciment et d'eau avec parfois des ajouts, projeté grâce à de l'air comprimé, sur une paroi.

Il y'a deux techniques de projection suivant le norme d'introduction de l'eau dans chaîne :

· Par voie sèche avec ou sans pré- mouillage : l'eau est introduite au niveau de la lance ;

V.5.1.2 - Rôle des adjuvants, des fibres et des fumées de silice

Un béton projeté peut aussi contenir des adjuvants, des fibres et des fumées de silice.

a) L'utilisation des adjuvants confère au béton des propriétés spécifiques lors de la mise en oeuvre :

- obtention et maintient de la fluidité, grâce à des stabilisateurs de prise introduits à la sortie de la centrale pour une optimisation des conditions de transport ;

- obtention de la consistance initiale grâce à des activateurs introduits quelques mètres avant la lance;

- mise en oeuvre efficace grâce à des accélérateurs (raidisseurs) introduits en bout de lance, mais entraînant parfois une baisse de résistance mécanique à long terme.

b) L'adjonction des fibres confère au béton projeté des propriétés complémentaires qui dépendent de la qualité et du type de fibres :

- amélioration possible des caractéristiques mécaniques (résistance accrue au cisaillement et à la flexion).

c) L'utilisation de fumée de silice améliore l'aptitude à la projection (béton plus collant) ainsi que la durabilité (béton plus dense).

N.B. : L'adjonction d'armateurs permet les renforcements ou les réparations de structure.

V.5.2 - Etat de l'art. Normes

La réalisation des travaux de béton projeté doit se faire conformément à des normes (NF P95 102, NF EN 934-2) et à des recommandations sur la prévention, l'hygiène et la sécurité lors des projections de béton.

V.5.3 - Procédure d'application du béton projeté

La procédure d'application doit justifier les matériaux et les moyens choisis pour leur mise en oeuvre.

Les études portent sur la formulation du béton avec notamment la technique de projection et le choix des constituants ainsi que les caractéristiques attendues.

a- Pour les renforcements structurels, la voie sèche ou éventuellement la voie mouillée à flux dilué est préférable et les dosages en ciment doivent être minimaux.

b- Les études prennent en compte, le plus en amont possible, les sujétions de chantier liées :

- à l'accès (aménagement et plate-forme de travail suffisante pour que le porte-lance puisse effectuer le travail convenablement, distance entre lance et surface de 0,50m à 1,50m environ) ;

- la conception des travaux (phasage, type d'échafaudage, matériel de projection, mode transport et distance maximum, etc).

- les caractéristiques du béton projeté (durée pratique d'utilisation, épaisseur à projeter, nombre de passes, délai entre passes) ;

La commande du béton tient compte des résultats de l'étude et de la convenance en intégrant les sujétions de transport et de mise en oeuvre (cadences, programmes). Les adjuvants utilisés doivent être admis à la marque NF lorsqu'elle existe ou équivalent.

L'approvisionnement est fonction du mode de projection choisi. Dans le cas d'une fabrication de chantier, l'approvisionnement des matières premières se fait soit en vrac, soit en sac (mélange sec prêt à l'emploi). L'identification et le contrôle de qualité s'effectuent dans le cadre du contrôle interne en procédant par lots (liés le plus souvent aux phases de chantier).

Le stockage doit permettre d'avoir la quantité suffisante pour éviter une rupture de bétonnage et de conserver les matières premières sans détérioration de leur qualité (pollution...).

En voie sèche, le contrôle de l'humidité des matériaux est un point important à contrôler.

La qualité d'une réparation par béton projeté est fortement liée aux conditions d'exécution et notamment à la qualification du porte-lance. L'essai de convenance réalisé, conformément à la norme NF P 95102, permet de s'assurer que toutes les conditions (personnel, moyen, choix des matériaux) sont réunies pour une bonne exécution des travaux.

Les machines sont identifiées : elles doivent correspondre à l'utilisation attendue (capacité, puissance, débit (air, eau), résistance). Une attention particulière doit être portée pour le choix des équipements et notamment sur les adaptations qui conditionnent le bon déroulement de la projection.

Toutes les bascules ou balances nécessaires au dosage pondéral doivent être étalonnées. Les doseurs en adjuvants doivent être asservis au débit de la machine à projeter et agréé par un essai de convenance.

Certains matériels doivent être prévus en réserve, pour éviter l'interruption de chantier qui serait de nature à nuire à la qualité finale de l'ouvrage.

L'équipe (porte-lance, aide porte-lance et machiniste) doit être qualifiée, c'est-à-dire ayant des références certifiées pour des travaux similaires ou ayant suivi une formation sanctionnée par un certificat de qualification obtenu après contrôle des connaissances théoriques ou pratiques. Le nombre de personnel est adapté à l'importance du chantier.

- mise en place éventuelle du ferraillage et des piges de contrôle d'épaisseur (non oxydable) ;

- projection du béton en respectant le phasage (de bas en haut sur des bandes de largeur déterminée) ;

- arrêt de bétonnage en fin de lot ou de journée, suivant les règles de l'art ;

- couche de finition éventuelle (toujours distincte de la couche structurelle) ;

V.5.4 - Contrôle de la mise en oeuvre

- la vérification de la conformité de la livraison à la commande pour le béton (cas du béton prêt à l'emploi (BPE), les matériaux (ciment, granulats, adjuvants, ajouts, eau ou les sacs pré-dosés, dans le cas du béton fabriqué sur place), les armatures, les produits de cure ;

- la vérification de l'état du support et des surfaces de reprises entre couches ;

- la vérification de l'état du support, de la mise en place du ferraillage et des piges de profondeur ;

- la vérification de la qualité du béton projeté (texture, épaisseur, résistance).

- grande souplesse d'utilisation : il est facile d'arrêter le travail et de redémarrer sans avoir à se livrer à des nettoyages fastidieux ;

- grandes distances de transport : il est possible d'installer la machine à projeter à quelques centaines de mètres du lieu de travail. Dans des cas précis, des installations spécialement étudiées permettent un transport sur plus d'un kilomètre, sans reprise ;

- possibilité de projeter de fortes épaisseurs en une seule couche même sans accélérateur ;

- résistances élevées : l'effet de compaction exercée par les graviers projetés à grande vitesse et le faible E /C tendent à améliorer les résistances ;

- robotisation possible pour augmenter les cadences et les conditions de travail.

- projection immédiate de terrain avec activité discontinue et volume restreint ;

- un dégagement de poussière à la machine et à la lance (pouvant être réduit en humidifiant les granulats) ;

- dans le cas de béton fibré, un appauvrissement en fibres dans le béton placé ;

V.5.5.2 - Béton projeté par voie mouillée

- capacité de production élevée, atteignant le double ou le triple de la voie sèche ;

- diminution des poussières, améliorant les conditions de travail ; diminution des pertes par rebond ;

- dans le cas de béton fibré, dosage en fibres du béton en place proche du dosage initial ;

- moins de souplesse, formulation exigeant une mise au point rigoureuse (fluidité, stabilisation, etc.) et une régularité de la consistance ;

- des adjuvants raidisseurs ou accélérateurs obligatoires pour compenser la fluidité et la stabilisation du béton projeté ;

- l'usage recommandé d'un stabilisateur pour permettre un temps d'utilisation suffisant du béton gâché pour minimiser les nettoyages lors des arrêts ponctuels de la machine à projeter ;

- la nécessité d'un dosage initial en ciment élevé (minimum 400 kg/m³) pouvant entraîner des retraits importants.

Les essais de réception sont définis dans les normes, les recommandations ou les procédures contradictoires.

Leur objet est de valider en fin d'exécution, les engagements de l'entrepreneur qui a accepté de satisfaire aux exigences du marché : : caractères géométriques (formes, finition, etc.), caractères esthétiques (teintes, texture, etc.), caractéristiques mécaniques (résistance à la compression, adhérence, etc.), caractères physico-chimiques, etc.

La projection du matériau sur un support lui confère des caractéristiques mécaniques et physico-chimiques intéressantes, surtout par voie sèche, du fait de la très grande vitesse :

- richesse élevée en ciment du mélange projeté, au voisinage de la surface réceptrice, du fait des rebonds des plus gros granulats ;

- fissuration maîtrisée : l'ajout de fibres améliore encore cette propriété ;

- protection du support vis-à-vis des agents agressifs et des actions gel/dégel avec des précautions particulières : (formulation, mise en oeuvre) ;

- NF P 95102 « Réparation et renforcement des ouvrages en béton et en maçonnerie- béton projeté »

V.6 - TRAITEMENTS ELECTROCHIMIQUES

V.6.1 - Traitements électrochimiques de ré-alcalinisation et

Le principe de ces traitements consiste à polariser l'armature la plus proche du parement, à l'aide d'une anode placée sur ce parement et enrobée d'une pâte saturée d'un liquide convenablement choisi (électrolyte). Le courant de polarisation circule de l'anode vers l'armature (cathode). Les armatures plus profondes doivent être reliées électriquement à celle qui est directement polarisée.

Ces traitements électrochimiques sont dits temporaires parce qu'ils durent généralement entre une et six semaines.

- une technique pour laquelle un générateur électrique (technique du courant imposé) est placé entre l'anode et l'armature ;

- une technique pour laquelle l'anode en alliage judicieusement choisi est directement relié à l'armature (courant galvanique).

Leur objectif est de redonner au béton d'enrobage, sa capacité à protéger les armatures. Il s'agit soit d'augmenter le PH du béton qui a été carbonaté (ré-alcanisation), soit d'extraire les ions chlorures qui ont pénétrés cet enrobage (déchloruration). L'aspect du béton traité est respecté.

Avant de mettre en oeuvre ces traitements, il est nécessaire d'effectuer un diagnostic complet des désordres (Cf. chapitre III diagnostic), pour :

- déterminer les susceptibilités éventuelles à l'alcali-réaction, liée à la teneur en alcalin (équivalent en Na₂0) du béton contenant des granulats réactifs ;

- effectuer l'analyse quantitative des paramètres permettant de contrôler ensuite l'efficacité du traitement.

- vérifier la continuité électrique des armatures. Au besoin, relier électriquement (pontages) les armatures isolées ;

- reconstruire éventuellement les parements en utilisant un mortier à base de ciment aussi proche que possible du ciment d'origine, sans passiver les aciers : les traitements de passivation sont une source d'hétérogénéité et isolent électriquement les armatures.

Les expertises préalables permettent de délimiter les zones à traiter. Les groupes d'armatures qui ne sont pas reliées électriquement sont considérés comme étant des zones distinctes.

Les dimensions des anodes et la capacité du générateur de courant sont définies en fonction des dimensions des armatures (diamètres, longueurs) et des surfaces à traiter.

- Projection d'une première couche de pâte (cellulose ou laine de roche) avec une solution électrolytique adaptée (carbonate alcalin pour la ré-alcalinisation ou eau de chaux pour la déchloruration) ;

- mise en place du treillis anodique métallique (acier ou titane) sur des baguettes isolantes, fixées au parement ;

- raccordements électriques au générateur de courant continu ayant une tension réglable de 10 à 48 volts ;

- suivi des tensions et courants, prélèvement d'échantillons de béton en cours de traitement pour analyses (alcalinité, taux de chlorures) ;

- projection ou extrusion d'une couche de pâte saturée d'électrolyte et déposée sur le béton ;

- mise en place de l'anode (grille) métallique qui est, d'une part, fixée sur une baguette qui l'isole du parement béton et d'autre part, au contact de la pâte ;

- connexion de l'anode au circuit électrique, à partir de ce moment le traitement est actif ;

- suivi des tensions et courants, prélèvement d'échantillons de béton en cours de traitement pour analyses (alcalinité, taux de chlorures) ;

Dans ce cas, l'électrolyte choisi permet de réaliser en même temps une déchloruration et une ré-alcalinisation.

Les applicateurs des traitements ont la responsabilité globale de la mise en oeuvre et du résultat.

Les procédés de traitements électrochimiques temporaires s'appliquent aux seuls cas de béton armé dégradé :

- par carbonatation jusqu'à une profondeur au plus égale à l'épaisseur d'enrobage ;

- ou par chloruration d'origine externe, limitée entre le parement et le premier lit d'armature.

Ils ne sont pas adaptés pour les autres pathologies telles que les attaques sulfatiques, l'alcali-réaction, etc. Dans le cas d'un béton potentiellement réactif à cette dernière altération, des essais préalables doivent être effectués.

Les résultats des traitements électrochimiques temporaires s'évaluent quantitativement.

Pour la ré-alcalinisation, l'application d'un réactif coloré (généralement la phénophtaléine) permet de déterminer les parties du béton de pH assez élevé.

Pour la déchloruration, des dosages en chlorures effectués avant et après traitement, permettent de quantifier le résultat.

Les effets de ré-alcalinisation persistent après 10 ans si l'épaisseur de béton ré-alcalinisé autour de l'armature est supérieure à 10 mm.

Il est possible d'appliquer après traitement un revêtement pelliculaire sur la surface du béton.

La polarisation permet de ré-alcalinisé le béton qui est au contact de l'armature.

Une extraction est efficace si la teneur en chlorure au voisinage d'une armature est inférieure au seuil habituellement admis pour éviter la corrosion métallique. Ceci correspond souvent à un rendement de 80 à 90% pour l'extraction des ions chlorures.

Figure 11 : Profils de concentration en chlorure avant et après traitement d'extraction.

Il est recommandé de protéger la surface du béton pour éviter une nouvelle arrivée de ces ions. Tout système de protection classique est applicable.

V.6.2 - Traitement de protection cathodique

La protection cathodique des armatures métalliques dans un béton est un traitement appliqué de façon permanente qui permet de ralentir voire d'arrêter leur corrosion. Elle consiste à abaisser le potentiel électrochimique de l'armature jusqu'à une valeur seuil appelée potentiel de protection qui est telle que la vitesse de corrosion de l'acier devient négligeable.

Le principe de la protection cathodique consiste à polariser l'armature dans le béton à l'aide d'une anode placée de façon permanente sur le parement ou parfois dans l'enrobage. Le courant de polarisation qui circule de l'anode vers l'armature se situe entre 2 et 50 mA par mètre carré de surface d'armature.

- par courant imposé : un générateur électrique est placé entre l'anode et l'armature ;

- par anode sacrificielle (courant galvanique) : l'anode en alliage correctement sélectionné est directement relié à l'armature.

La protection cathodique de l'acier dans le béton fait l'objet de la norme européenne NF-EN 12696 « Protection cathodique de l'acier dans le béton ». Elle doit être étudiée, mise en oeuvre et appliquée par un personnel compétent.

La protection cathodique est nécessaire lorsque les armatures du béton armé se corrodent ou sont susceptibles de se corroder. Un diagnostic de l'état du béton et des armatures de la structure permet de préciser la nécessité d'un renforcement ou d'une réparation, avant la mise en place d'un système de protection cathodique.

L'état de la structure, son intégrité structurelle et la nécessité de certaines réparations font l'objet d'une évaluation par un spécialiste.

Toutes les informations disponibles doivent être exploitées et complétées par un examen du site et éventuellement par des essais pour déterminer la nature et l'ampleur des désordres et des réparations à effectuer :

Des analyses complémentaires sont utiles, comme la résistivité de surface et la vérification de l'absence de risque d'alcali-réaction.

Des travaux préalables peuvent être nécessaires avant application de la protection cathodique :

- élimination du béton dégradé ainsi que du béton de réparation, présentant une résistivité significativement différente ;

- préparation des armatures : enlever la rouille non adhérente et rétablir la continuité électrique (si besoin) ;

- reconstitution de l'enrobage pour avoir une distance minimale de 20 mm entre l'armature et le parement extérieur ;

Les expertises préalables permettent de délimiter les zones à traiter. Les groupes d'armature qui ne sont pas reliés électriquement sont considérés comme étant des zones distinctes.

Les dimensions des anodes et la capacité du générateur de courant sont définies en fonction des dimensions des armatures (diamètres, longueurs) à traiter.

Le calcul de dimensionnement a pour but de définir les caractéristiques de l'installation type (type et quantité d'anodes à mettre en place, courant total nécessaire et tension correspondante, nombre de zones de contrôle et par conséquent, nombre d'électrodes de référence à implanter, connexion cathodes (sur armatures) ainsi que chemin de câblage).

L'étude détallée de l'installation de la protection cathodique conduit à l'établissement d'un plan qualité comprenant :

Des trous sont forés dans le parement de béton pour mettre à nu les armatures et les connecter au réseau électrique. Ces trous sont ensuite bouchés.

Les anodes sont généralement plaquées à la surface du parement mais elles peuvent aussi être enfouies dans le béton. Chaque type d'anode a son mode d'installation particulier, comme l'indique la norme européenne NF EN 12.696.

Toutes les surfaces en béton destinées à recevoir les anodes superficielles doivent être préparées.

Ces anodes sont généralement en titane (activé), en zinc, des peintures conductrices, etc. après leur mise en place, les anodes en titane enrobées de mortier ( d'une épaisseur supérieur à 20 mm).

Les anodes sous forme de peintures peuvent être recouvertes d'une autre couche (de finition) pour des raisons d'esthétique et pour améliorer leur tenue à l'atmosphère.

Les anodes placées à l'intérieur du béton sont enrobées de matériau à base de ciment.

Des capteurs sont à placer dans le béton pour permettre le suivi de l'installation. Ils sont installés dans les zones les plus fortement soumises à la corrosion. Il s'agit d'électrodes de référence et de sonde de température. Mais d'autres types de capteurs peuvent être installés (sonde pour caractériser le courant de polarisation, etc.)

- des circuits électriques (polarisation et mesures) pour confirmer que tous les composants et câbles sont correctement installés, étiquetés et si nécessaire, protégés des possibilités de dommages dus à l'environnement, à l'homme ou aux animaux.

- du recouvrement des anodes et sondages au marteau pour vérifier que l'adhérence est correcte en tout point.

- l'intensité du courant dans chaque zone avec calcul de la résistance du circuit ;

- les potentiels instantanés à courant coupé au niveau de toutes les électrodes de référence installés de manière permanente ;

Le réglage définitif du courant de polarisation Io est effectué après un délai de l'ordre de 28 jours ou plus.

Le fonctionnement d'une installation de protection cathodique se contrôle en continu, surtout par mesure du courant de polarisation pour chaque zone d'anode. Les données des autres capteurs sont relevées suivant une périodicité qui est indiquée dans le plan qualité.

Le contrôle du fonctionnement de cette installation est consigné dans un procès-verbal pour les actions suivantes :

- les inspections de routine (avec enregistrement) qui permettent de vérifier le bon fonctionnement de la protection cathodique et d'évaluer la performance des éléments et analyse des résultats ;

- le suivi de l'installation qui reprend toutes les données des anciennes inspections de routine et englobe un examen visuel de l'installation, une nouvelle inspection de routine. Il est à noter que si l'installation est équipée d'un système de gestion à distance, le déplacement sur le site n'est nécessaire que pour le suivi de l'installation, sauf si des évènements anormaux ont été détectés ;

- le contrôle de l'efficacité à 5 ans par observation visuelle d'armatures dégagées pour la circonstance, ainsi qu'un essai de coupure de courant.

Le contrôle interne à l'entreprise porte sur l'ensemble des phases énumérées ci-avant.

V.6.2.6 - Limites d'emploi et domaines

La protection cathodique s'applique aux structures en béton armé, exposées à l'atmosphère, dont les armatures se corrodent ou risquent de se corroder. Elle s'applique aux armatures en acier non revêtu et aux armatures en acier recouvert par un revêtement organique.

Elle peut s'appliquer aux armatures de précontrainte du béton si le potentiel des aciers n'est pas plus négatif que-1100mVAg_AgCl , seuil au dessous duquel l'hydrogène peut fragiliser les aciers à haute résistance mécanique .Dans ce cas,les armatures de précontrainte doivent obligatoirement être reliées aux cages d'armatures passives.

Il ne faut pas appliquer une protection cathodique lorsque le béton risque des dégradations par alcali-réaction, principalement lorsque les armatures sont fortement polarisées.

Les essais de réception sont ceux qui sont faits lors de l'installation du système et lors de la première mise sous tension de l'installation.

Tous les essais font, conformément au plan qualité, l'objet d'un rapport d'essais qui est inséré au dossier de l'ouvrage.

Une installation de protection cathodique, tant que les critères (potentiel sous courant coupé, etc.) sont vérifiés. Parmi tous les composants des circuits électriques, les composants les moins durables sont les électrodes de référence qui sont facilement remplaçables et les anodes. Une anode en titane est donnée pour une durée de 20 ans minimum. Certains compléments permettent de rallonger la durée de vie des anodes.

V.7 - RECAPITULATIF

Plusieurs procédés existent pour réhabiliter les ouvrages en béton armé dégradés par la corrosion des armatures.

Aucun d'eux n'est applicable dans tous les cas. Leurs caractéristiques sont résumées dans les tableaux ci-dessous.

· compatibilité entre les procédés et les exigences diverses. En effet, la plupart du temps, plusieurs options différentes sont possible : la solution retenue doit être compatible avec les exigences diverses, les choix techniques et le coût supportable.

Domaine d'action	Restauration de l'apparence du parement
Mise en oeuvre	Enlèvement du béton dégradé. Brossage, remplacement d'armatures si nécessaire protection éventuelle. Application de produit NF ou assimilé.
Limites et précaution d'emploi	Phasage précis des opérations (risques de déséquilibre de la structure).
Efficacité. Contrôle et durée	Réception des armatures de renforcement contrôle des renforcements, réception des supports.
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Risques de récidive si la partie corrodée n'est pas parfaitement enlevée, attention aux effets cathodiques adjacents

Domaine d'action	Réparations, renforcements structurels
Mise en oeuvre	Projection sur la paroi à l'aide d'air comprimé selon deux techniques ; voie sèche et voie mouillée
Limites et précautions d'emploi	Respecter la norme NF 95102 pour la composition comme pour les épaisseurs
Efficacité. Contrôle et durée	Réception des armatures, contrôle d'adhérence, confection des caisses de convenance avec carottage pour le contrôle des caractéristiques
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Surcharges

Domaine d'action	Action hydrophobe sur le parement
Mise en oeuvre	Application sur la surface par rouleau ou pulvérisation. La préparation du support est fondamentale.
Limites et précautions d'emploi.	Emploi lorsque l'altération est due à un contact avec de l'eau liquide provenant de l'atmosphère. Ne pas appliquer sur des surfaces horizontales.
Efficacité contrôle et durée	Contrôle de l'efficacité par l'essai perlant (qualitatif).
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Mauvaise compatibilité des hydrofuges avec les sels solubles et certains produits de traitement.

Domaine d'action	Ralentissement ou arrêt du processus de corrosion des armatures
Mise en oeuvre	Par pulvérisation en plusieurs passes (forme liquide) sur la surface du béton ou application directe sur la surface (forme gélifiée) ou sur l'acier.
Limites et précautions d'emploi	Incompatibilité avec les éléments déjà traités par hydrofuges. Limites liées à des teneurs en chlorures trop élevées.
Efficacité. Contrôle et durée	Efficacité dépendante de la nature du produit et de la quantité disponible au niveau des aciers (dosage de l'inhibiteur) Contrôle par mesures de potentiels ou de courants de corrosion.
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Certains inhibiteurs minéraux interagissent avec le béton. Risque d'apparition d'efflorescence devant être nettoyées.

Domaine d'action	Amélioration du parement : action esthétique, limitation de l'encrassement, action protectrice du béton.
Mise en oeuvre	Application en plusieurs couches sur un support ne présentant pas d'imperfections trop importantes.
Limites et précautions d'emploi	Protection superficielle, non curative. L'Etat du support au moment de l'application a un rôle déterminant
Efficacité. Contrôle et durée	L'efficacité est liée à la qualité de l'adhérence entre le support et le revêtement, risque de cloquage, craquelage, écaillage. Contrôle de la perméabilité de surface.
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Attention à la tenue aux rayons UV/ultraviolet) dans le choix des produits, Risque d'incompatibilité avec certains traitements du béton.

Domaine d'application	Amélioration de la surface du béton : esthétique, correction des irrégularités de surface (porosité, fissurés), protection vis à vis de l'environnement.
Mise en oeuvre	Selon la nature du produit
Limites et précautions d'emploi	Protection superficielle, non curative
Efficacité. Contrôle et durée	L'efficacité est liée à la qualité de l'adhérence entre le rapport et le revêtement, risques de cloquage, craquelage, écaillage
Effets secondaires. Indices sur l'ouvrage. commentaires

Traitements électrochimiques : Ré-alcalinisation des bétons, extraction des chlorures

Domaines d'action

Ré-alcalinisation pour les bétons carbonatés

Extraction des chlorures pour les bétons pollués en chlorures.

Mise en oeuvre

Polarisation des armatures à l'aide d'une électrode placée sur le parement et enrobée d'une pâte saturée d'un électrolyte

Durée : quelques semaines

Limites et précautions d'emploi

Continuité électrique des armatures. Béton non susceptible à l'alcali-réaction.

Incompatibilité avec les armatures revêtues

Incompatibilité avec les revêtements

Efficacité contrôle et durée

Vérification par indication de pH (Ré-alcalinisation) ou détermination de la teneur en chlorures (déchloruration)

Traitement éventuellement à renouveler, à terme.

Effets secondaires.

Incidences sur l'ouvrage.

Commentaires

Déséquilibre de la solution interstitielle du béton.

Risque d'apparition d'efflorescences devant être nettoyées.

Domaine d'application	Protection des aciers par abaissement de leur potentiel électrochimique
Mise en oeuvre	Polarisation des aciers à l'aide d'une électrode placée de façon permanente sur le parement ou dans l'enrobage
Limites et précautions d'emploi	Continuité électrique des armatures Préparation éventuelle de la surface Béton non susceptible à l'alcali-réaction Incompatibilité avec les armatures revêtues Incompatibilité avec les revêtements imperméabilisants
Efficacité. Contrôle et durée	Efficace si le potentiel de l'acier est maintenu à la valeur exigée. Remplacement des électrodes de références
Effets secondaires. Incidences sur l'ouvrage. Commentaires	Déséquilibre de la solution interstitielle du béton. Risque de fragilisation dans le cas de aciers de précontrainte Modification de l'apparence du parement Suivi électrique indispensable durant la durée de vie de l'ouvrage.

V.7 - MESURES PREVENTIVES-DEMARCHE A SUIVRE POUR REHABILITER UN OUVRAGE EN BETON ARME DONT LES ARMATURES SONT CORRODEES

Très souvent, il n'y a intervention sur un ouvrage qu'à partir du moment où les désordres deviennent nettement visibles et que les morceaux de béton qui se détachent mettent en jeu la sécurité des usagers et des tiers. Les réparations à effectuer sont donc lourdes et coûteuses (élimination du béton pollué, reconstitution de l'enrobage des armatures,...). Pour remédier à une telle situation, des mesures préventives doivent être prises dans un premier temps lors de la mise en oeuvre de l'ouvrage puis dans un second temps durant la vie de l'ouvrage sous réserve d'effectuer périodiquement quelques campagnes de mesures. Une telle attitude a pour avantages :

- de permettre à l'ouvrage de remplir convenablement les fonctions pour lesquelles il a été conçu pendant longtemps ;

Plusieurs stratégies sont disponibles pour prévenir les ouvrages de la corrosion et une attention particulière doit leur être portées car comme dit un adage populaire, « prévenir vaut mieux que guérir ».

L'enrobage assure la protection physique en jouant un rôle de barrière vis-à-vis de l'environnement. Sa qualité (compacité, teneur en ciment, etc.) et son épaisseur (3 cm en milieu non agressif et 5 cm en milieu marin) sont des facteurs essentiels à la bonne tenue des armatures face à la corrosion.

Le tableau ci-dessous donne les exigences sur le béton en fonction des classes d'exposition, d'après la norme ENV 1992.1.1 « Eurocode 2 »

Environnement		Classe d'exposition	Dosage minimal en ciment (kg/m³)	Minimum du Eau/ciment (E/C)
Sec		1	280	0,65
Humide	Avec gel	2a	280	0,60
Humide	Sans gel	2b	280	0,55
Humide et gel avec emploi de sel anti-verglas		3	300	0,50
Marin	Avec gel	4a	300	0,55
Marin	Sans gel	4b	300	0,50
Chimique	Légèrement agressif	5a	280	0,55
	Moyennement agressif	5b	300	O, 50
	Fortement agressif	5c	300	0,45

Tableau n°5 : Exigences sur le béton en fonction des classes d'exposition, d'après la norme ENV 1992.1.1 « Eurocode 2 »

La carbonatation correspond à une valeur particulière de la teneur en dioxyde de carbone dans le béton. Cette pénétration de la carbonatation correspond à une diffusion de dioxyde de carbone.

Pour déterminer la diffusivité D de la carbonatation, la profondeur X_cest mesurée à divers âges t. Dans une première approximation, ces grandeurs sont reliées par la loi de FICK qui donne :

Cette approximation n'est pas rigoureuse car la loi de FICK ne convient pas en présence de réaction chimique (ici, de carbonatation). Toutefois dans la pratique, c'est cette loi qui est utilisée, surtout pour un béton qui est assez âgé.

Ainsi, pour prévoir l'évolution de la profondeur de carbonatation, il faut déterminer D à une date donnée car la carbonatation est un phénomène progressif qui, avec le temps, atteint des couches de en plus importantes.

- en augmentant le temps de cure (traitement du béton au jeune age pour éviter par exemple la dessiccation.)

La pénétration des chlorures est un processus de diffusion, lorsque le béton est saturé d'eau et que le ciment ne réagit pas trop avec ces sels. Les armatures sont dans un béton pratiquement saturé d'eau, lorsque leur enrobage est assez épais et se dessèche peu (cas des structures en sites maritimes ou montagneux)

Ainsi, la prévision de la pénétration des chlorures dans le béton utilise les lois de la diffusion (de FICK) qui nécessite la connaissance de la diffusivité D ou coefficient de diffusion.

Dans l'équation ( ), C est la teneur en chlorure à une profondeur x et à l'instant t.

Ce coefficient de diffusion D des chlorures dans le béton varie, en toute rigueur au fur et à mesure que ce matériau vieillit. Mais du point de vue, cette grandeur peut être considérée comme constante, surtout lorsque le béton est âgé de plus de six mois.

Parmi les revêtements organiques, le revêtement époxydique (ou époxy) convient le mieux pour protéger les armatures. Ce processus donne un film épais de 150 à 300 mm.

Une autre méthode consiste à immerger dans un lit fluidisé de poudre de résine époxydique, des cages d'armatures, qui peuvent être placées dans le coffrage pour béton immédiatement après leur traitement. Elle permet aussi des revêtements plus épais.

Un revêtement époxydique diminue l'adhérence entre l'armature et le béton, surtout pour les barres de gros diamètres, ou lisses.

Par ailleurs, les spécifications d'utilisation des armatures revêtues d'époxy recommandent de limiter le nombre et la taille des défauts sur le revêtement et de les réparer.

Il est rappelé qu'un revêtement organique est un isolant électrique qui rend difficile, voire impossible, l'application de techniques électrochimiques de diagnostic (mesure de potentiel d'électrode, de vitesse de corrosion) ou de traitement contre la corrosion (protection cathodique, ré-alcalinisation, déchloruration).

Le revêtement par galvanisation est obtenu en trempant l'acier préalablement nettoyé et décapé, dans un bain de zinc à une température voisine de 450°. A l'immersion de l'acier dans le zinc fondu, il se produit une réaction entre les deux métaux (diffusion entre fer et zinc) qui entraîne de couches d'alliages.

Un revêtement de galvanisation augmente la durabilité des armatures dans un béton qui subit une carbonatation. Par ailleurs, la mise en place des armatures galvanisées est moins critique que celle des aciers nus lorsque l'épaisseur d'enrobage ne peut pas satisfaire les exigences réglementaires.

La teneur en chlorures qui amorce la corrosion des armatures est plus élevée dans le cas des aciers galvanisés que dans celui des aciers nus, mais cet effet protecteur cesse si le taux de chlorures est trop élevé.

La surface des armatures galvanisées est différente de celle des aciers ordinaires. Ainsi, le diagnostic de leur état de conservation ne peut pas se faire par des mesures de potentiel d'électrode. Par ailleurs, il n'est pas conseillé d'appliquer des traitements électrochimiques de déchloruration ou de ré-alcalinisation du béton qui pourraient dégrader le revêtement de galvanisation.

L'acier inoxydable peut être utilisé soit comme un revêtement d'armatures en acier non allié, soit comme matériau constitutif de l'armature.

En ce qui concerne la corrosion, un acier inoxydable risque de se corroder par piqûre en présence de chlorures, surtout si la nuance a été mal choisie. Les nuances les plus couramment utilisées sont alliées au chrome et au nickel : Z 6CN18-09 à 18% de Ni (d'après AISI 304), et Z2CND17-13 à 17% de cr et 13% de Ni (selon AISI 3/6L). Ces aciers particuliers tolèrent une concentration en cl- au moins 10 fois plus grande que celle pouvant amorcer la corrosion de l'acier ordinaire.

On pourrait utiliser l'acier inoxydable seulement aux endroits qui présentent un risque élevé de corrosion et l'acier ordinaire dans les zones à faible risque. On éliminerait ainsi la nécessité de recourir à d'autres stratégies préventives.

L'acier inoxydable est plus coûteux que l'acier ordinaire mais il peut durer 3 à 4 fois plus longtemps que ce dernier.

V.7.2 - Démarche à suivre pour réhabiliter un ouvrage en béton armé dont les armatures sont corrodées

Il convient de suivre la démarche développée ci-après lorsqu'un ouvrage en béton armé est dégradé par corrosion.

La méthodologie à appliquer pour déterminer la ou les techniques de réhabilitation comprend les quatre étapes suivantes.

Le diagnostic : il a pour but de déterminer la nature des désordres, l'origine de celle-ci et son étendue. Il permet de savoir si la corrosion est localisée ou généralisée ce qui a une très grande importance dans le choix des techniques de réparation.

Les exigences et les contraintes : le maître de l'ouvrage doit préciser dans « son programme » ses exigences (s'agissant d'une réhabilitation, l'ouvrage doit être livré dans son état originel, en tenant compte de son état de conservation (force portante, etc.) Le maître d'oeuvre devra respecter le programme à la lettre sauf impossibilité technique avérée.

Il doit aussi recenser ou faire recenser les contraintes imposées durant les travaux (maintien en service partiel ou total de l'ouvrage etc.), d'environnement (pollution, bruit, hygiène, sécurité etc. et techniques pour la mise en oeuvre de la méthode de réhabilitation( condition de température et d'hygrométrie à respecter, prise en compte des chocs et vibrations dus au trafic, aux engins de démolition et incidence sur la tenue des produits de réparation en cours d'application, détermination des matériels nécessaires pour accéder à l'ouvrage et pour effectuer les travaux etc...)

L'étude technico-économique : cette étude comparative concerne le choix des actions à entreprendre (fermeture définitive, réparation, remplacement, maintien en état,...) avec leur incidence économique. La décision finale incombant au maître de l'ouvrage. Si cette étude aboutit à la décision d'une étude réhabilitation, elle doit alors permettre de choisir la ou les techniques les mieux adaptées.

La mise au point du marché de réparation : le maître d'oeuvre doit préciser les hypothèses sur l'état de l'ouvrage si cela est nécessaire (contractualisation partielle ou totale des résultats des études effectuées pendant les phases précédentes, visite contradictoire de l'ouvrage avec chacun des candidats de la consultation, état des lieux avec le candidat désigné...), les différentes contraintes imposées, les variantes et les propositions techniques autorisées.

En outre, le maître d'oeuvre doit indiquer quelles garanties ou responsabilités seront demandées à l'entrepreneur (par exemple, responsabilité civile en cours de travaux contre les dommages causés à l'ouvrage à réparer, à d'autres ouvrages, aux usagers et aux tiers, etc.) garanties particulières de durée fixée sur certains travaux de réparation (par exemple, revêtement de protection, inhibiteur de corrosion, etc.).

QUELQUES SOLUTIONS PRATIQUES POUR PROTEGER LES FONDATIONS CONTRE LA CORROSION

CONCLUSION

La corrosion est la principale cause de dégradation des ouvrages en béton armé et pour cela, elle doit être prise très sérieux. De nombreux ouvrages nécessitent très souvent de nouvelles interventions contre cette pathologie alors qu'ils venaient d'en être traités. Cette situation peut être imputée soit à la non maîtrise du phénomène de corrosion par les techniciens et les ingénieurs, soit à une mauvaise démarche adoptée lors des réparations ou au choix d'une méthode de réhabilitation inadéquate inefficace.

L'objectif visé ici était de mettre à la portée des techniciens et ingénieurs un document pouvant leur permettre d'aborder avec compétence et savoir-faire, le problème de corrosion des ouvrages en béton armé, d'adopter une démarche appropriée pour une réhabilitation durable et efficace des ouvrages en béton armé dégradés par la corrosion des armatures.

- de présenter le matériau béton armé et les différentes pathologies dont il peut être atteint car on ne peut pas prétendre soigner un mal dans un corps si on ne connaît pas bien le corps en question ;

- d'expliquer le mécanisme de la corrosion et les dommages qu'elle peut causer aux structures ;

- de donner les étapes à suivre pour pouvoir établir un diagnostic fiable sur un ouvrage en béton armé ;

- de présenter les contraintes et les exigences dont il faut tenir compte lors d'une réparation ;

- de présenter les méthodes de réhabilitation des ouvrages en béton armé dégradés par la corrosion des armatures, leur mise en oeuvre et leur limite ;

- de donner quelques mesures préventives contre la corrosion, prévenir valant mieux que guérir.

Ce document,nous l'espérons,sera un précieux outil pour les techniciens et les ingénieurs en ce qui concerne la « REHABILITATION DES OUVRAGES EN BETON ARME DEGRADES PAR LA CORROSION DES ARMATURES ».Les maîtres d'ouvrages pourront également y trouver leur compte afin de mieux orienter leurs exigences et dépenser objectivement leur argent. Il pourra aussi être utile à toute structure qui s'occupe de la maintenance et du renouvellement des équipements quelque soit son domaine d'intervention, dans la mesure où elle adopterait la démarche suivie ici.

BIBLIOGRAPHIE ET SITES INTERNET

1. CALGARO J.A et LACROIX R., Maintenance et réparation des ponts, Presses de l'E.N.P.C., 1997.

2. MAILVAGANAM N.P, Repair and protection of concrete structures, CRC Press, Boca Raton, FL, 1992.

3. MAILVAGANAM N.P et TAYLOR D.A, Compatibility of repair systems for concrete structures, CANMET/IRC Symposium on advanced materials, Ottawa. 1994.

4. NOBEL P-L., Etude du mécanisme du monofluorophosphate de sodium comme inhibiteur de la corrosion des armatures métalliques dans les bétons, LCPC, 2004.

5. RAHARINAIVO A., ARLIGIE G., CHAUSSADENT T., GRIMALDI G., POLLET V. et TACHE G., La corrosion et la protection des aciers dans le béton, Presse Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1998.

6. RESSE C. et VENUAT P., Projection des mortiers, bétons et plâtres, Techniques et applications Bâtiment et T.P, 1981.

GLOSSAIRE

Abrasif : Qualifie toute substance dont la dureté permet d'abraser, de poncer, de polir ou d'aiguiser par le frottement.

Accélérateur : Adjuvant qui réduit le délai entre l'hydratation des liants et leur prise.

Adhésif : Se dit d'un matériau qui peut adhérer spontanément et sans préparation particulière : ruban adhésif.

Adjuvant : Produit qui est incorporé en faible proportion dans les bétons et mortiers pour modifier, pour améliorer ou compléter certaines caractéristiques.

Adsorption : Pénétration superficielle d'un liquide ou d'un gaz à la surface d'un matériau.

Alcalin : Relatif aux alcalis ; par extension, qualifie divers produits basiques.

Airless : (de l'anglais sans air) : Qualifie un pistolet de projection des peintures à deux composants.

Ancrage : Ouvrage de stabilisation, destiné à empêcher deux parties ou éléments de se désolidariser, de s'écarter l'un de l'autre.

Antirouille : Qualifie tout produit qui s'oppose à l'oxydation (rouille) des métaux ferreux ou qui la détruit.

Barbacane : Orifice aménagé dans un soutènement pour l'évaporation des eaux pluviales infiltrées.

Barrière : Peut désigner une étanchéité : une coupure de capillarité dans un mur, un masticage à la périphérie d'un vitrage isolant, etc.

Basicité : Ensemble des caractéristiques propres aux bases chimiques ; parmi elles, le caractère alcalin, mesuré par l'acido-alcalimétrie et exprimé en pH.

Capillarité : Ascension au mouvement de l'eau dans les pores du sol sous l'action des forces capillaires dues à la tension superficielle de l'eau.

Carbonatation : Réaction entre le dioxyde de carbone de l'air et certains constituants du béton. Elle se caractérise par la baise du pH dans le béton.

Cathode : Electrode négative d'un accumulateur ou d'un dispositif d'électrolyse, par opposition à l'anode.

Corrosion : Attaque des matériaux par les agents chimiques : sur les métaux, la corrosion est une oxydation, évitée par un traitement électrolytique, zingage, chromage...

Dégel : Fonte de la glace, de la neige par suite de l'élévation de température.

Dépassivation : Altération de la couche de passivation (couche naturelle de protection entourant les aciers) par l'introduction d'un excès d'agents agressifs.

Dilatation : Augmentation des dimensions d'un corps sous l'effet de la chaleur, sans altération de la nature de ce corps.

Durabilité : Aptitude d'un ouvrage à remplir une fonction dans des conditions données d'utilisation et de maintenance jusqu'à ce qu'un état limite soit atteint.

Electrochimie : Science et technique des applications de l'énergie électrique à la chimie (conversion de l'énergie chimique en énergie électrique dans les piles et les accumulateurs ; conversion inverse dans l'électrolyse)

Hydrofuge : Produit imperméabilisant, qui interdit ou ralentit le cheminement de l'eau ou sa pénétration dans les matériaux.

Imbue : Première couche d'une peinture appliquée sur un fond absorbant (plâtre, bois) et absorbée par celui-ci.

Imperméabilisant : Produit destiné à améliorer l'imperméabilité superficielle des parois.

Imperméabilisation : Protection contre le passage d'eau à travers une paroi ou un revêtement. Par opposition à l'étanchéité, l'imperméabilisation n'empêche pas le passage de l'air ou de la vapeur d'eau.

Imperméable : Qui ne se laisse pas traverser par de l'eau, sans être cependant étanche aux migrations des gaz et de la vapeur d'eau.

Imprégnation : Pénétration d'un produit en profondeur ou dans l'épaisseur d'un matériau, d'une paroi, d'un panneau, etc.

Incubation : Période comprise entre la contamination et l'apparition des premiers symptômes de la maladie.

Inhibiteur : Produit qui ralentit une réaction chimique, telle que la corrosion des métaux.

Injection : Introduction d'un produit fluide sous pression dans un ouvrage ou un matériau à l'aide d'un dispositif spécial : seringue, tube injecteur.

Inoxydable : Qualifie un alliage protégé contre les risques de corrosion (oxydation), tel que l'acier inoxydable (au chrome et au nickel) dit inox

Intempéries : Ensemble de manifestations climatiques auxquelles sont soumises les constructions : pluies, brouillards, neige, gel, vent...)

Interface : Surface commune à deux matériaux de nature distincte, appliqués l'un contre l'autre : par exemple, surface de liaison entre deux couches de peintures.

Gel : Abaissement de la température atmosphérique entraînant la congélation de l'eau.

Module d'élasticité : Rapport E des forces de traction exercées à l'allongement subi sans rupture par un corps, par unité de section de ce corps. Il mesure la rigidité du matériau.

Passivation : Phénomène électrochimique rendant insensible à la corrosion un métal ou un alliage par formation d'une couche protectrice à la surface.

Perméabilité : Capacité d'un matériau à laisser passer des liquides ou de substances gazeuses.

Polarisation : Phénomène du à une accumulation d'ions, à un dégagement d'hydrogène ou à la formation d'une pellicule résistante sur les électrodes d'une pile et qui se traduit par une augmentation de la résistance interne et une diminution du courant débité.

Réhabilitation : Travail de mise en état d'un ouvrage dégradé (bâtiments, ponts,..) dans le respect du caractère originel ou historique de la structure.

Restauration : Réhabilitation ou reconstitution avec les matériaux d'origine, d'un ouvrage dégradé présentant un intérêt artistique ou historique.