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Diagnostique Beton Armé
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Dure de vie des ouvrages :Approche Prdictive,
PerformantielLEet probabilisTe
GT3 : Diagnostic de corrosion, prsentation des matriels et
tudes de cas
Prsent par : E. Marie-Victoire, JL. Garciaz,F.Vallot & G. Olivier
Organismes : LRMH, LERM, LREP
Date : 03/06/08Lieu : C2RMF
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Problmatique
z Principales pathologies des btons arms lies la corrosion des armatures
z Ncessit doutils fiables de suivi de la corrosion in situ Diagnostic valuation de traitements contre la
corrosion des armatures
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Dmarche dun diagnostic de corrosion sur site
z Localisation des armatures
z Cartographies de potentiel
z Mesures de rsistivit
z Mesures de Rp
z A complter par des analyses du bton : carbonatation, chlorures
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Localisation des armatures
Essentiellement 2 types de techniques
z Dtection lectromagntiquePachometer/Profometer
z Auscultation radar
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Mesures de potentieldlectrode ou de corrosion
z PrincipeCourant circulant entre zones
anodiques et cathodiques
Mesure de diffrences de potentiel spontanes par rapport une lectrode de rfrence place sur le parement laplomb des armatures
Corrosion of steel in concrete, Wiley-VCH, 2005
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Mesures de potentielAppareils
z Exemple dappareil (CANIN)Millivoltmtrelectrode au cuivre/sulfate de cuivreConnexion au 1er lit d armatures
z Autres lectrodes Ag/AgClCalomel
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Mesures de potentielInterprtation
z ASTM C876 : Standard test method for half-cell potentials of uncoated reinforcing steel in concrete
5,5C & 22,2C (sinon facteur correctif) Critre de Van Daveer :
E > -200mV corrosion peu probable 90% -200 < E < -350mV corrosion incertaine E < -350mV Corrosion probable 90%
C
o
r
r
o
s
i
o
n
o
f
s
t
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e
l
i
n
c
o
n
c
r
e
t
e
,
W
i
l
e
y
-
V
C
H
,
2
0
0
5
Seuils exprimentalement valus, compars
aux seuils ASTM (7)
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z RILEM TC 154-EMC : Electrochemical Techniques for Measuring Metallic Corrosion - Recommendations
Cartographies de potentiel : localisation de gradients de potentiel Exploitation statistique des donnes : grand nombre de mesures
Influence de la rsistivit, de lpaisseur denrobage
Influence de la teneur en eau, de la carbonatation, de la teneur en chlorures, de la nature du ciment
Cartographies et localisation de gradients spatiaux (x) importants
Mesures de potentielInterprtation
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Localisation de gradients de potentiel (~ 100mV)z Influence des conditions environnementales et du pr-conditionnement
Mesures de potentielCartographies
Aprs humidification standard Aprs humidification rptea b c d e
1
3
5
7
9
11
13
15
Potentiels - Raincy - Chapelle Sud-Est 11/05/06 (AM)
0-50
-50-0
-100--50
-150--100
-200--150
-250--200
-300--250
a b c d e
1
3
5
7
9
11
13
15
Potentiels - Raincy - Chapelle Sud-Est 11/05/06 (PM)
0-50
-50-0
-100--50
-150--100
-200--150
-250--200
-300--250
-350--300
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Grand nombre de mesures de potentiel disponibles
Mesures de potentielExploitation statistique des donnes
Frequency distribution Cumulative Frequency distribution
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Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Mesures de rsistivit
z Principe Mesure de rsistance () Calcul dune rsistivit associe (.cm)
= 2xRxDR = rsistance () obtenue par polarisation d une
armature, laide dune contre-lectrode place la surface du bton, hors armature
D = diamtre de la contre-lectrode du capteur (cm)
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Mesures de rsistivitAppareils
z Exemple dappareil : Gecor6 lectrode de rfrence au
cuivre/sulfate de cuivre
z Mthode de Wenner ou 4 points
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Mesures de rsistivitInterprtation
z Seuils (pour le Gecor6)
z Plutt indicateur de pertinence des essais lectrochimiques de terrain >100 k.cm Bton trop sec 100 Nul
50-100 Faible10 50 Modr
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Mesures de rsistivitInterprtation
z Influence notable des conditions environnementales ou du pr-conditionnement
Printemps, aprs humidification standard
Printemps, aprs humidification rpte
b-d d-f
1 3
3 5
5 7
7 9
Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 12/01/06
20-40
0-20
a-c c-f f-i
0 1
1 4
4 7
7 10
10 13
13 14
Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 AM
500-550
450-500
400-450
350-400
300-350
250-300
200-250
150-200
100-150
50-100
0-50a-c c-f f-i i-j
0 1
1 4
4 7
7 10
10 13
13 14
Pilier N/E - Rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 PM
100-150
50-100
0-50
Hiver, aprs humidification standard
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Rsistance de polarisation ou polarisation linaire
z Prs du potentiel de corrosion, la courbe de polarisation est linaire (Rp= I)
Rsistance de polarisation (Rp)Principe
Corrosion of steel in concrete, Wiley-VCH, 2005
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Icorr = B/RPz B = constante de Stearn & Gearyz B varie de 26mV (actif) 52mV (passif)
Courant de corrosion rsultantPrincipe
Icorr (A/cm)Rp (k .cm)
Dure de vie des ouvrages :
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Vitesse de corrosion rsultantePrincipe
z Vcorr = K.Icorr (Faraday)z K = 11.7 pour lacier
Vitesse de corrosion considre leve si >10m/an
Vcorr (m/an)Icorr (A/cm)
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z Mesure du potentiel de corrosionz Variation de 10mV autour de ce potentiel
Mesures de Rp sur sitePrincipe
Ncessit de confinement du courant sur site
C
o
r
r
o
s
i
o
n
o
f
s
t
e
e
l
i
n
c
o
n
c
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e
,
W
i
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y
-
V
C
H
,
2
0
0
5
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Gecor6 (confinement modul)z Galvapulse (confinement)z RapiCor (confinement)
Mesures de Rp sur site Appareils
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Application de paliers successifs et croissants de potentiel
z Confinement modulz B=26, avec erreur possible dun
facteur 2 si lacier est passif
Mesures de Rp sur site Gecor6
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Capteurz 1 lectrode centrale de
rfrence (Cu/CuSO4)z 2 lectrodes de
confinement (Cu/CuSO4)z 1 contre-lectrode centrale
en acier inoxz 1 contre-lectrode
priphrique en acier inox
Mesures de Rp sur site Gecor6
Techniques lectrochimiques pour mesurer la corrosion dans le bton. Recommandation RILEM TC-154-EMC, 2004
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Donnes dentre : A (surface affecte par le signal)Polar time (temps de polarisation, augmenter si tat passif)
z A = 3.142 x D x 10.5 (D=diamtre de lacier en cm)
z Puis mesure en 3 phases :Phase 1 : Balayage courant 10mVPhase 2 : valuation du courant appliquer pour assurer un
confinement avec lanneau de gardePhase 3 : Mesure
Mesures de Rp sur site Gecor6
Dure de vie des ouvrages :
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z Seuils (RILEM TC -154-EMC)
Mesures de Rp sur site Gecor6 - Interprtation
Icorr (A/cm) Niveau de corrosionIcorr < 0.1 0.2 Ngligeable0.2 Icorr 0.5 Faible0.5 < Icorr 1 Modr
Icorr > 1 lev
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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z Avantage Confinement modul
z Inconvnients Bote noire Pas daccs la courbe lors de
lvaluation de Ecorr : linarit? Difficults de mesures dans le cas de
btons carbonats
Mesures de Rp sur site Gecor6
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
25
Exemple : bton carbonatDtection des armatures
a b c d e f
1234
56789
g h i j
10111213
14
Dtection au pachomtre 5 armatures verticales 5 armatures horizontales
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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a b c d e f g h i j
1234567891011121314
Pilier N/E - Mesures de potentiel (mV) - 02/05/06 PM
-100--50
-150--100
-200--150
-250--200
-300--250
-350--300
-400--350
a-c c-f f-i i-j
0 1
1 4
4 7
7 10
10 13
13 14
Pilier N/E - Mesures de rsistivit (kohm.cm) 02/05/06 PM
100-150
50-100
0-50
Exemple : bton carbonatCartographie de potentiel et rsistivit
Gradients de potentiel identifis Rsistivit > 5 k.cm
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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0 50
-50 0
-100 -50
-150 -100
-200 -150
-250 -200
-300 -250
Potentiel(mV)
a b c d e f g h i j
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
B/G4
D/G1
G3
CG2
G5
A
Exemple : bton carbonatIcorr
Point demesure
Icorr(A/cm)
Date Commentaire
A 0,118 12/01/2006 NgligeableB 0,446 12/01/2006 FaibleC 0,433 12/01/2006 FaibleD / 12/01/2006 /
G1 0,167 02/05/06 AM Ngligeable?G1b 0,192 03/05/06 PM Ngligeable?G2 0,011 02/05/06 AM NgligeableG2b 0,007 03/05/06 PM NgligeableG3 0,157 02/05/06 AM NgligeableG3b 0,102 03/05/06 PM NgligeableG4 0,237 02/05/06 AM FaibleG4b 0,108 03/05/06 PM NgligeableG5 / 02/05/06 AM /G5b 0,042 03/05/06 PM Ngligeable
Icorr (A/cm) Potentiel (mV)G4-1 0.136 -348G4-2 0.306 -364G4-3 CNFA CNFAG4-4 0.269 -365.3
Moyenne 0.237 -359.1
Icorr (A/cm) Potentiel (mV)G2b-1 ME -166G2b-3 ME -104G2b-4 ME -103.9G2b-5 0.007 -100G2b-6 0.008 -107G2b-7 0.007 -113
Moyenne 0.007 -106.7
Dure de vie des ouvrages :
Approche Prdictive,PerformantielLEet probabilisTe
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Exemple : bton pollu par des chlorures
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
S1
S2
S31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
S1
S2
S3
-550 , -350 mV -350 , -200 mV -200 , -50 mV
Cartographie des mesures de potentiel d'lectrode zone 4 Sud-Est
p
l
a
t
i
n
e
B
N
4
Mesure de densit de courant de corrosion:0,091 A.cm
Mesure de densit de courant de corrosion:0,273 A.cm
Mesure de densit de courant de corrosion:0,189 A.cm
Mesure de densit de courant de corrosion:0,318 A.cm
Mesure de densit de courant de corrosion:182 A.cm
Mesure de densit de courant de corrosion:0,534 A.cm
5
4
,
4
3
1
1
6
,
1
7
3
1
,
4
1 9
1
,
2
5
4
5
,
2
8
2
8
,
8
7
Rsistivit en kOhms.cm