AMORÇAGE DE LA CORROSION DES ARMATURES DANS LE BÉTON EXPOSÉ AU MILIEU MARIN : PRÉDICTION ET PRÉVENTION PAR INHIBITION

Abstract

La corrosion de l'acier d'armature est un phénomène récurrent dans les ouvrages en béton armé; elle se produit principalement en environnement marin, suite à la pénétration des ions chlorures au sein du béton. Ce phénomène réduit de manière significative la durée de vie de ces ouvrages, en se traduisant par des conséquences structurelles et financières importantes. Pourtant, la corrosion ne peut avoir lieu que lorsqu’une quantité des chlorures atteint une valeur seuil au voisinage des armatures dite "concentration critique en chlorures, (Ccrit)". Dès lors, débute la détérioration de la couche passive protectrice initialement formée à la surface de l'acier grâce à la forte alcalinité de la solution interstitielle du béton. À ce moment, la corrosion s'amorce et débute la phase de sa propagation. En conséquence, la valeur de la (Ccrit) est considérée comme un paramètre fondamental pour la prédiction de la durée de vie des structures en béton armé exposées aux chlorures; ainsi, son augmentation permet l'augmentation de la durabilité de ces structures. Toutefois, il n'existe aucun consensus du point de vue de cette quantité (Ccrit), qui reste largement discutée jusqu'à l'heure actuelle, du fait de sa dépendance aux nombreux paramètres liés aux matériaux, aux conditions expérimentales et aux techniques utilisées pour sa détermination. Dans ce contexte, une première partie de ce travail a été portée sur la détermination de la valeur de (Ccrit) permettant de mieux prédire la durabilité des structures en béton armé, réalisées à base de matériaux locaux, et exposées au milieu marin méditerranéen. Pour suivre le processus d'amorçage de la corrosion, une campagne d’essais électrochimiques a été réalisée d'une part, sur des échantillons en acier au carbone immergés dans une solution alcaline simulant la solution des pores du béton; et d'autre part, sur des éprouvettes en béton armé afin de mieux simuler les conditions réelles des structures en béton armé exposées aux chlorures. En outre, bien que de nombreux travaux de recherche ont montré l'efficacité des inhibiteurs de corrosion pour lutter contre la corrosion induite par les chlorures, l'effet de ces derniers sur la valeur de la (Ccrit) est encore mal connu, malgré l'importance du sujet. Conséquemment, une deuxième partie de ce projet visait à évaluer l’effet d'un composé organique à base d'alkanolamines (DMEA) et deux autres à base de phosphate (Na3PO4 et K2HPO4), en vue d'augmenter la (Ccrit), dans le but d'améliorer la durabilité du béton armé face à l'environnement marin. De plus, une caractérisation des bétons utilisés a été effectuée afin d'évaluer l’impact de ces trois composés (DMEA, Na3PO4 et K2HPO4) sur les propriétés du béton à l'état frais et durci. La pénétrabilité du DMEA utilisé comme inhibiteur migrateur à travers le béton durci, a été également étudiée et discutée. Selon les résultats obtenus, la concentration critique en chlorures (Ccrit) dans la solution alcaline simulant le béton, est estimée à environ 0,5, exprimée en rapport [Clˉ]/[OHˉ], tandis que, celle déterminée en éprouvettes du béton armé, est estimée à environ 0,66 %, exprimée en pourcentage en masse d'ions chlorures rapportée à la masse du ciment. Ainsi, cette (Ccrit) est augmentée en présence des trois composés testés dans la présente étude (DMEA, Na3PO4 et K2HPO4). Cela pourrait être attribué au renforcement de la couche passive protectrice par les molécules inhibitrices adsorbées sur la surface de l'acier. En outre, il a été mis en évidence que la présence de ces trois composés dans l’eau de gâchage, n’a pas d'effets significatifs sur les performances du béton. Enfin, il a été montré que le pouvoir protecteur du DMEA appliqué comme inhibiteur migrateur sur la surface du béton durci, n'est pas suffisant pour la protection de l'acier contre la corrosion, malgré son efficacité approuvée comme inhibiteur adjuvant dans le béton frais. Dans ce dernier cas, le DMEA diminue fortement la vitesse de corrosion de l'acier au carbone, du fait de sa chimisorption sur les sites actifs, principalement les zones anodiques, conduisant ainsi à la formation d'un film passif capable de renforcer la couche protectrice préalablement formé grâce à la solution alcaline des pores du béton.