Caractérisation mécanique des éléments corrodés en béton armé cas d'un béton autoplaçant

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

Université Mentouri Constantine faculté des sciences de l’ingénieur

Département de génie civil

Mémoire en vue de l’obtention du diplôme

de Master en Génie Civil

Option : Structures et Matériaux

Thème

Caractérisation mécanique des éléments corrodés en béton

armé «cas d’un béton autoplaçant»

Présenté par : DEMIGHA ILYES

Encadreur : Dr. Lassoued R.

Année Universitaire : 2010-2011

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Dédicace

A mes chers parents

Merci pour votre aide et merci pour votre Patience qui

m’ont poussé vers le sucées et la réussite. Vous êtes

les êtres les plus importants dans ma vie

Je dédie particulièrement mes chers parents mes

frères et à toute ma famille ce travail.

Mr. Demigha Ilyes

Remerciements

Nous tenons à remercier Dieu Clément et Miséricordieux de nous avoir donnés

la force et la volonté d’achever ce travail.

Nous tenons à remercier notre encadreur Dr. R.Lassoued, notre promoteur

pour l’aide qu’il a apportée à la réalisation de ce travail et pour ses précieux conseils.

Je voudrais exprimer ma gratitude mon collège ‘Mouts K.’ Qui a toujours était

présent lors des moments les plus difficiles.

Nous tenons à remercier le Directeur du LMDC qui a financé notre projet par le

biais de l’équipe du Dr Lassoued Rachid.

Nous tenons à remercier la Directrice du laboratoire Hyper fréquence

Département d’Electronique pour le matériel de mesures pour les essais effectués

lors de ce projet.

Nous tenons à remercier Pr. H.Houari, Dr. S. Bensebti, Dr. N. Djebar pour ses

aides qu’il nous a données.

Nos remerciements les membres du jury pour avoir accepté à expertiser ce

modeste travail.

Nous remercions aussi tous ceux qui nous ont aidés pendant la période

d’essais.

Nous tenons aussi à remercier ma famille et toute personne ayant contribué

de près ou loin à l’élaboration de ce travail.

Qui me fait plaisir de son idée

Résumé

Résumé :

La corrosion des aciers d’armatures résultant de la pénétration des ions chlorure est

un problème important qui réduit de manière significative la durée de vie des structures. Ce

mémoire présente une étude de l’initiation de la corrosion sur des poutres en béton

autoplaçant armé ainsi qu’une étude pour comprendre l’influence de la corrosion (perte de

section et d’adhérence) sur le comportement mécanique des poutres en béton autoplaçant

armé soumis à la flexion. Cette étude nous permettra d’avoir un aperçu global quant à la

durabilité de ce matériau.

Mots clé : Propagation de corrosion, béton autoplaçant, adhérence, comportement

mécanique.

Abstract:

Corrosion of reinforcing steel resulting from the penetration of chloride ions is an important

problem that significantly reduces the structure life. This project study the initiation of

corrosion on concrete self-compacting reinforced beams and a study to understand the

influence of corrosion (section loss and adhesion) on the mechanical behavior of self-

compacting concrete beams armed subjected to bending. This study will allow us to have an

overview about the sustainability of this material.

Key words: Propagation of corrosion, concrete self-compacting, adhesion, mechanical

behavior.

ملخص:

انبحث هزي .آثشىمان حياة كثيشا مه قهمي ت جذا, فهىمهم مشكهت أيىواث انكهىسيذتغهغم وتيجت ن حذيذ انتسهيح تآكم

االنتصاق( ، و نمساحتافقذان انتآكم ) تؤثيش نفهم انعىاسضفي انخشساوت انمسهحت حذيذ تآكمبذء عمهيت دساست يتمحىس حىل

تسمح هزي انذساست و. ثنيالمعرضة لل ت مسهحان خشساوت راتيت انقىنبت مه تنهعىاسض انمصىىع انزاتي انسهىك انميكاويكيعهى

هزي انمىاد. حىل استمشاسيت نمحت عامت بؤخز نىا

انميكاويكيت.، وانسهىك االنتصاق، انقىنبت خشساوت راتيت، تآكمبذء :المفتاحية الكلمات

Introduction générale

Introduction générale :

Une des causes principales de dégradation des structures en béton armé est la

corrosion des armatures. La durée de vie de la structure dépend des agressions physico-

chimiques de l’environnement ainsi que de la capacité des matériaux constitutifs du béton

armé à se protéger contre ces agressions. La corrosion va se développer principalement

selon deux processus : la carbonatation du béton qui va amener une corrosion lente et

uniforme le long de l’armature, et l’attaque par les chlorures qui, lorsqu’ils se retrouvent en

quantité suffisante aux abords de l’armature, génèrent des piqûres de corrosion.

Les bétons autoplaçant, ces bétons sont des bétons spéciaux, très fluides, qui se

mettent en place et se serrent sous le seul effet de son poids propre, donc sans apport de

vibration interne ou externe, même dans les coffrages les plus ferraillés. Ces bétons

représentent une porosité plus faible par rapport à celle du béton ordinaire.

Les grands axes de notre travail sont les suivants :

Le premier chapitre est consacré au phénomène de corrosion et précise le processus

physico-chimique de développement de la corrosion, et ses conséquences sur le

comportement mécanique des structures, présentation des déférentes approches utilisées

dans les laboratoires pour l’accélération du processus de la corrosion et enfin la description

de quelques méthodes non destructifs d’évaluation de la corrosion.

Le deuxième chapitre représente des généralités sur le béton autoplaçant tel que les

principaux avantages et inconvénients, l’influence des constituants sur ces propriétés, les

approches de formulation et les principaux essais effectués pour la caractérisation à l’état

frais.

Dans le troisième chapitre nous avons présenté la méthodologie d’essai. Nous avons

étudié l’influence de la corrosion sur le comportement mécanique des éléments en béton

autoplaçant armé. Le programme de recherche a été divisé en trois parties.

La première partie consiste d’accélérer le processus de la corrosion et étudier à la fois

l'initiation et la phase de propagation de la corrosion dans les structures en béton

autoplaçant armé dans l'environnement de chlorure, présenter les effets de la corrosion sur

les structures en analysant les différents paramètres intervenant dans le processus, comme

la perte d’adhérence, la perte de section, la perte de ductilité.

La deuxième partie vise de simuler un essai de corrosion avec l’élimination de

l’adhérence entre l’acier et le béton. On étudie l’influence de la position et de longueur de

la partie non adhérant sur le comportement et la déformation des poutres en béton armé

soumises à la flexion.

La troisième partie Il s’agissait de comparer des résultats obtenus à partir de l’essai de

corrosion accéléré et ceux obtenus de l’essai de corrosion simulé. Les résultats obtenus à

Introduction générale

partir de ces essais sont représenté dans le quatrième chapitre dans un ordre séquentiel de

l’essai.

Dans le dernier chapitre nous avons discuté les différents résultats présentés.

Nous concluons avec une conclusion générale retraçant les différentes phases du

mémoire.

Des recommandations pour la continuité de ce travail sont présentées.

Table des matières

1

Table des matières

Résumé ................................................................................................................................................... 1

Introduction générale ............................................................................................................................. 2

Table des matières .................................................................................................................................. 1

Liste des figures ....................................................................................................................................... 6

Liste des tableaux .................................................................................................................................... 9

Chapitre I : La corrosion

Introduction ........................................................................................................................................... 12

1- LE BÉTON ARMÉ ............................................................................................................................ 12

1-1. Le béton ................................................................................................................................. 12

1-2. L'acier .................................................................................................................................... 12

2- Définition de corrosion .................................................................................................................. 12

2.1. Corrosion de l’acier dans le béton ......................................................................................... 13

3- Les différents types (formes) de corrosion ................................................................................... 13

3-1- La corrosion électrochimique : .............................................................................................. 13

3-1-1. Uniforme ou généralisée : ............................................................................................. 14

3-1-2. Galvanique (bimétallique) : ........................................................................................... 14

3-1-3. Par piqures : ................................................................................................................... 14

3-1-4. Corrosion localisée : ...................................................................................................... 15

3-1-5. Corrosion caverneuse : .................................................................................................. 15

3-1-6. Corrosion sous contrainte : ........................................................................................... 15

3-1-6.1. La corrosion sous contrainte : ................................................................................... 15

3-1-6.2. La fatigue-corrosion : ................................................................................................. 16

3-1-6.3. La fragilisation par l'hydrogène : ............................................................................... 16

3-1-7. La corrosion intergranulaire : ........................................................................................ 16

3-1-8. La corrosion érosion : .................................................................................................... 16

3-1-9. La corrosion-frottement (tribocorrosion) : ................................................................... 16

3-2- La corrosion bactérienne : ..................................................................................................... 16

3-3- La corrosion atmosphérique : ............................................................................................... 16

4- Facteurs influents sur la corrosion : .............................................................................................. 17

4-1- Courants vagabonds .............................................................................................................. 17

4-2- Pression ................................................................................................................................. 17

Table des matières

2

4-3- L’Environnement. .................................................................................................................. 18

4-4- Dioxyde de carbone ............................................................................................................... 18

4-5- Ions de chlorure ..................................................................................................................... 18

4-6- Influence du béton armes sur les aciers d’armatures ........................................................... 19

4-6-1. Influence de l'enrobage ................................................................................................. 19

4-6-2. Influence de la composition du béton ........................................................................... 19

4-6-3. Influence de la résistivité du béton ............................................................................... 20

4-7- Facteurs marin : ..................................................................................................................... 20

5- Les effets de la corrosion sur le comportement des structures.................................................... 21

5-1- Influence de la rouille sur la contrainte d’adhérence de l’acier et la fissuration du béton .. 21

5-2- La diminution d’adhérence entre l’acier et le béton ............................................................. 22

5-3- influence de la réduction de section d’acier : ....................................................................... 22

5-4- Excentricité dus à la perte de section: .................................................................................. 23

6- Remèdes et différent traitement .................................................................................................. 24

6-1. La protection cathodique ...................................................................................................... 24

6-2. Traitements de surface .......................................................................................................... 25

6-3. Revêtements de surface ........................................................................................................ 26

7- Initiation et propagation de la corrosion ...................................................................................... 26

8- Adhérence acier-béton .................................................................................................................. 28

9- Effets de la corrosion sur le comportement de structures fléchies. ............................................. 29

10- Corrosion accélérée: essais ....................................................................................................... 30

10-1- Essai avec courant imposé ................................................................................................ 31

10-2- Essai par immersion-séchage et milieu chloruré............................................................... 32

10-3- Essai par l’ajout de chlorures de sodium dans le béton à l’état frais ................................ 32

10-4- Essais brouillard salin ........................................................................................................ 33

11- Modélisation du comportement global des structures corrodées ........................................... 33

12- Mesures de corrosion ................................................................................................................ 34

12-1- Densité de courant macropile ......................................................................................... 34

12-2- Potentiel de corrosion ..................................................................................................... 34

12-3- Polarisation linéaire ........................................................................................................ 35

Conclusion : ........................................................................................................................................... 36

Chapitre II : Le béton autoplaçant

Introduction ........................................................................................................................................... 38

Table des matières

3

1- Historique des bétons autoplaçant ............................................................................................... 38

2- Définition du B.A.P ........................................................................................................................ 38

3- Les avantages du B.A.P .................................................................................................................. 39

4- Les inconvénients du B.A.P ............................................................................................................ 40

5- Constituants du béton ................................................................................................................... 40

5-1- Le ciment : ............................................................................................................................. 40

5-2- Les granulats : ........................................................................................................................ 40

5-3- Les fillers : .............................................................................................................................. 40

5-4- L’eau : .................................................................................................................................... 40

5-5- Les adjuvants ......................................................................................................................... 40

6- Influence des paramètres de formulation sur les propriétés à l´état frais ................................... 41

6-1. Influence des granulats sur les propriétés des BAP: ............................................................. 41

6-2. Influence des fillers calcaires sur les paramètres rhéologiques des BAP : ............................ 42

6-3. Influence des superplastifiants sur les propriétés des BAP :................................................. 42

7- Les Approches de formulation des BAP: ....................................................................................... 43

7-1. L’approche basée sur l'optimisation des mortiers : .............................................................. 44

7-2. L’approche basée sur l'optimisation du volume de pâte : .................................................... 44

7-3. L’approche basée sur l'optimisation du squelette granulaire : ............................................. 45

7-4. Approche basée sur un plan d'expérience : .......................................................................... 45

7-5. L’approche basée sur l'utilisation du mortier du béton équivalent MBE : ........................... 45

8- Essais et techniques de caractérisation des BAP à l’état frais: ..................................................... 46

Conclusion ............................................................................................................................................. 47

Chapitre III : Processus expérimentale

Introductions ......................................................................................................................................... 48

1- Problématique ............................................................................................................................... 48

2- Programme expérimental ............................................................................................................. 48

3- Méthodologie ................................................................................................................................ 49

3-1- Caractéristiques des matériaux utilisés ................................................................................. 50

3-2- Mélanges du BAP ................................................................................................................... 50

3-3- Équipement utilisé ................................................................................................................. 50

3-3.1. Fabrication des bétons .................................................................................................. 50

3-3.2. Essais de compression et de flexion .............................................................................. 51

3-4- Présentation des éprouvettes : ............................................................................................. 51

Table des matières

4

3-4.1. Dimensionnement et préparation de ferraillage des poutres ...................................... 52

3-4.2. Préparation de coffrage ................................................................................................ 54

4- Essais : ........................................................................................................................................... 57

4-1. Essai sur béton à l’état frais :................................................................................................. 57

4-1-1. Essai d’étalement : ........................................................................................................ 57

4-1-2. Essai de la boite en L ..................................................................................................... 57

4-1-3. Essai de stabilité au tamis ............................................................................................. 58

4-2. Essai sur béton a l’état durci : ............................................................................................... 58

4-2-1. Essai de résistance à la compression : ........................................................................... 58

4-2-2. Essai de simulation de corrosion (CS) : .......................................................................... 59

4-2-3. Essai de corrosion accéléré : ......................................................................................... 60

4-2-4. Essai de flexion 4 points : .............................................................................................. 65

Conclusion : ........................................................................................................................................... 66

Chapitre IV : Présentation des résultats

Introduction ........................................................................................................................................... 67

1- Résultats théorique : ..................................................................................................................... 67

2- Résultats expérimentaux : ............................................................................................................. 67

2-1. Résultats d’essais du béton à l’état frais : ............................................................................. 67

2-2. Résultats des essais sur béton à l’état durci : ....................................................................... 67

2.2.1. Essai de résistance à la compression : ........................................................................... 67

2.2.2. Essai de corrosion accéléré : ......................................................................................... 68

2.2.3. Essai de flexion 4 points ................................................................................................ 68

2.2.4. Faciès de fissuration des poutres : ................................................................................ 70

Conclusion ............................................................................................................................................. 74

Chapitre V : discussion et interprétation des résultats

Introduction ........................................................................................................................................... 75

1- Essai sur béton à l’état frais .......................................................................................................... 75

2- Influence du NaCl sur la résistance à la compression ................................................................... 76

3- L’évaluation de la corrosion et son influence sur le comportement mécanique des poutres :.... 76

3-1- L’évaluation de la corrosion (Variance du courant) .............................................................. 76

3-2- Comparaison de la corrosion voie sèche et voie humide :.................................................... 79

3-3- Propriétés mécanique ........................................................................................................... 80

3-3.1. Réduction de section : ................................................................................................... 80

Table des matières

5

3-3.2. Influence du taux de corrosion (Q) sur la limite élastique de l’acier (Fy) : ................... 81

3-3.3. Charge de rupture : ....................................................................................................... 81

3-3.4. Effort de traction Ns résistant par les armatures tendues ............................................ 82

3-3.5. Effet de la corrosion sur la résistance des poutres au cisaillement .............................. 83

3-3.6. Flèches ........................................................................................................................... 83

3-3.7. Facies de fissuration : .................................................................................................... 84

3-3.8. Comparaison des résultats obtenus avec les résultats des autres recherches ............. 85

Conclusion ............................................................................................................................................. 87

Conclusions générales ........................................................................................................................... 88

Recommandation .................................................................................................................................. 89

Référence bibliographique .................................................................................................................... 90

ANNEXE 01 : Caractéristiques des matériaux s utilisent

ANNEXE 02 : Résultats théorique et des essais

Liste des figures

6

Liste des figures Chapitre I : La corrosion

Figure I- 1 : Représentation schématique du processus de corrosion de l’acier dans le béton . ......... 13

Figure I- 2 : Corrosion complète de l’âme des poutres, et corrosion par piqûre au niveau de la

semelle de la poutre . ............................................................................................................................ 14

Figure I- 3 : Exemple corrosion galvanique . ......................................................................................... 14

Figure I- 4: Corrosion par piqure et complète des consoles servant d’appuis aux pipes . .................... 14

Figure I- 5: Fissures horizontales, et corrosions locale des armatures mal protégées. ........................ 15

Figure I- 6: Exemple d’une corrosion Caverneuse . ............................................................................... 15

Figure I- 7: Représentation schématique de fissures de CSC au microscope ....................................... 15

Figure I- 8 : Exemple d’une corrosion bactérienne . ............................................................................ 16

Figure I- 9 : Exemple d’une corrosion atmosphérique . ........................................................................ 17

Figure I- 10: Représentation schématique du processus des courants vagabonds . ............................ 17

Figure I- 11: Démonstration d’effet de contrainte . .............................................................................. 17

Figure I- 12: Attaque de l’acier par les ions de chlorure . ..................................................................... 19

Figure I- 13 : Conditions d'exposition en environnement marin ......................................................... 19

Figure I- 14 : Processus cathodique de réduction de l’oxygène dissous . ............................................. 21

Figure I- 15 : Illustration de l’influence de la rouille ............................................................................. 21

Figure I- 16 : illustration de la perte d’adhérence ................................................................................ 22

Figure I- 17 : L’évolution de la déformation plastique à rupture en fonction du taux de corrosion .... 22

Figure I- 18: Influence de la corrosion sur le comportement de l’acier (pour une barre de 6 mm) en

fonction du taux de corrosion . ............................................................................................................. 22

Figure I- 19 : Exemple d’une charge de compression appliqué sur un poteau en BA avec un acier sein

et un acier corrodé plus une dégradation du béton. ............................................................................ 23

Figure I- 20: Mécanisme de propagation de la corrosion. .................................................................... 24

Figure I- 21: Période d'initiation et de propagation de la corrosion dans les structures de béton armé

............................................................................................................................................................... 27

Figure I- 22: Mécanismes d’adhérences acier-béton . .......................................................................... 28

Figure I- 23 : Représentation schématique de la variation de l’adhérence maximale avec la corrosion.

............................................................................................................................................................... 29

Figure I- 24: Effets de la corrosion sur le comportement mécanique de structures corrodées . ........... 30

Figure I- 25 : Exemple de montage de corrosion accélérée par courant imposé ................................. 31

Figure I- 26: brouillard salin – essai. ...................................................................................................... 33

Figure I- 27 : Schéma de connexion pour les mesures de potentiel de corrosion . .............................. 35

Figure I- 28 : Exemple de courbe typique de polarisation linéaire ....................................................... 36

Figure I- 29: Exemple de calcul de la résistance de polarisation . ......................................................... 36

Chapitre II : Le béton autoplaçant

Figure II- 1 : (a) Composition d'un béton ordinaire (BO) et d'un BAP………………………………….39

Figure II- 2: Action des superplastifiants- Défloculation des grains de ciment . ................................... 43

Figure II- 3: Notion d'excès de pâte : .................................................................................................... 44

Figure II- 4 : Essai de la boite en L. ........................................................................................................ 46

Figure II- 5: Essai de stabilité au tamis . ................................................................................................ 47

Liste des figures

7


Figure III- 1 : Malaxeur à mouvement circulaire. .................................................................................. 51

Figure III- 2 : machine des essais de compression et de flexion. .......................................................... 51

Figure III- 3 : Représentation du ferraillage des armatures longitudinal. ............................................. 52

Figure III- 4 : Représentation du ferraillage des armatures transversales. ........................................... 52

Figure III- 5 : Préparation des gaines de plastique. ............................................................................... 53

Figure III- 6 : Schéma de ferraillage des poutres type A, Type CA1 et Type CA2 .................................. 53

Figure III- 7 : Représentation du ferraillage des poutres. ..................................................................... 53

Figure III- 8 : Schéma de ferraillage des poutres CS type B .................................................................. 54

Figure III- 9 : Schéma de ferraillage des poutres CS type C .................................................................. 54

Figure III- 10 : Schéma de ferraillage des poutres CS type D ................................................................ 54

Figure III- 11 : Coffrage utilisé pour le coulage des poutres.................................................................. 55

Figure III- 12 : Eprouvette cylindrique après 24H du coulage. .............................................................. 55

Figure III- 13 : Procédé de coulage du BAP 1 ......................................................................................... 56

Figure III- 14 : Procédé de coulage du BAP 2 ......................................................................................... 56

Figure III- 15 : Essai d’étalement au cône d’Abrams. ............................................................................ 57

Figure III- 16 : Essai de la boite en L. ..................................................................................................... 58

Figure III- 17 : Essai de stabilité au tamis. ............................................................................................. 58

Figure III- 18 : Représentation de l’essai de compression. .................................................................... 59

Figure III- 19: Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS

Type B). .................................................................................................................................................. 60

Figure III- 20 : Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS

Type C). .................................................................................................................................................. 60

Figure III- 21 : Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS

Type D). ................................................................................................................................................. 60

Figure III- 22 : Fixation des fils électriques aux armatures de traction. ................................................ 61

Figure III- 23 : trempages des armatures inferieur dans l’acide sulfurique. ......................................... 62

Figure III- 24 : Disposition des poutres de béton afin de former un bassin rectangulaire étanche. ..... 62

Figure III- 25 : Application de la silicone sur le béton. .......................................................................... 63

Figure III- 26 : Application de bande de polystyrène tout le tour du bassin. ........................................ 63

Figure III- 27 : fixation des fils électriques aux bornes des résistances. ................................................ 64

Figure III- 28 : installation électrique pour mesurer le courant. ........................................................... 64

Figure III- 29 : Schéma d’installation électrique utilisé. ........................................................................ 64

Figure III- 30 : Bassin terminé. ............................................................................................................... 65

Figure III- 31 : schéma de dispositif destiné l’essai de flexion 4 point. ................................................. 66

Figure III- 32 : Essai de flexion 4 point. .................................................................................................. 66

Figure III- 33 : pied à coulisse utilisé pour les mesures. ........................................................................ 66


Figure IV- 1 : Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 3. ........................................... 68

Figure IV- 2 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CA1. ...................................................... 71

Figure IV- 3 : Facies de fissuration de la poutre N° 3 de type A. .......................................................... 72

Figure IV- 4 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB. ...................................................... 72

Figure IV- 5 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB. ...................................................... 73

Figure IV- 6 Facies de fissuration de la poutre N° 4 de type CSD. ...................................................... 73

Liste des figures

8

Chapitre V : discussion et interprétation des résultats

Figure V- 1 : Représentation des différents résultats obtenus à partir des essais à l’état frais mesurés

pour les deux mélanges du béton. ........................................................................................................ 75

Figure V- 2 : Résultats de résistance à la compression des différents mélanges du béton. ................. 76

Figure V- 3 : Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 3. ............................................. 76

Figure V- 4 : Profil de la teneur en chlorure [ ] dans un béton dans un béton dans l'atmosphère sous

humidité relative constante. ................................................................................................................. 77

Figure V- 5 : représentation schématique de processus de diffusion des agents agressif dans le béton

au début de l’essai. ................................................................................................................................ 77

Figure V- 6 : Représentation schématique des différentes phases de la corrosion des armatures. .... 79

Figure V- 7 : Représentation de la corrosion des armatures dans les poutres de CA1. ........................ 79

Figure V- 8 : Présentation du taux de corrosion dans les armatures inferieures et les armatures

supérieures. ........................................................................................................................................... 80

Figure V- 9 : Section d’armatures des déférentes poutres de type CA1. .............................................. 81

Figure V- 10 : Les valeurs moyennes des charges de ruptures de chaque type de poutre des essais. . 82

Figure V- 11 : Effort de traction résistant par les armatures tendu de chaque type de poutre des

essais. .................................................................................................................................................... 83

Figure V- 12 : Facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CA1. ...................................................... 83

Figure V- 13 : Valeur moyenne de la flèche obtenue de l’essai de flexion. .......................................... 84

Figure V- 14 : Résultats de résistance en compression des déférents types de béton. ........................ 85

Figure V- 15 : Diagramme des valeurs de courant de corrosion. .......................................................... 86

Figure V- 16 : corrosion des barres d’armature d’un béton ordinaire durant une période de 28 jours.

............................................................................................................................................................... 86

Figure V- 17 : Corrosion des barres d’armature d’un béton autoplaçant durant une période de 28

jours. ...................................................................................................................................................... 86

Liste des tableaux

9

Liste des tableaux

Chapitre I : La corrosion

Tableau I- 1 : Probabilité de corrosion en fonction de la valeur de la résistivité [8]. ........................... 20

Tableau I- 2: interprétation de potentiel de corrosion (électrode ) selon la norme ASTM

C876-91. ................................................................................................................................................ 35


Tableau III- 1 : programme expérimentale……………………………………………………………………...………………49 Tableau III- 2: dosage des constituants des différents mélanges du BAP………………………………………….50


Tableau IV- 1 : Résultats théorique. ..................................................................................................... 67

Tableau IV- 2 : Résultats des essais de caractérisation des bétons à l’état frais. ................................ 67

Tableau IV- 3 : Résultat de l’essai de Résistance en compression des 2 mélanges de béton. ............. 67

Tableau IV- 4: Paramètres mécaniques et géométriques obtenus pour les poutres de type CA1. ..... 69

Tableau IV- 5 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres de type CA2. ................................ 69

Tableau IV- 6: Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres de type A. ..................................... 69

Tableau IV- 7 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type B. ............................... 70

Tableau IV- 8: Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type C. ................................ 70

Tableau IV- 9 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type D. ............................... 70

Tableau IV- 10 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CA1.

............................................................................................................................................................... 71

Tableau IV- 11 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type A. 72

Tableau IV- 12 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB. .................................................. 72

Tableau IV- 13 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSC. .................................................. 73

Tableau IV- 14 : Facies de fissuration de la poutre N° 4 de type CSD. ................................................ 73

Chapitre 01 : La corrosion

12

Introduction La durée de vie d’un ouvrage peut se définir par le temps durant lequel l’utilisation de

l’ouvrage se fait en toute sécurité. Cette durée de vie est influencée par de nombreux paramètres

tels que la durabilité des matériaux, la durabilité des assemblages de plusieurs matériaux, l’évolution

de l’environnement, et pour ce qui nous intéresse ici, le cumul des dégradations. La dégradation des

ouvrages en béton armée est la conséquence de multiples mécanismes, par exemple les cycles

gel /dégel, l’attaque des sulfates, et enfin la corrosion des armatures qui est une cause majeure des

dégradations d’ouvrage.

1- LE BÉTON ARMÉ

Le béton armé est l'association de deux matériaux, béton et acier ayant le même taux de

dilatation, basé sur leur possibilité d'adhérence. Les aciers résistent aux efforts de traction

extension, tandis que le béton, à la compression. Cette association permet de limiter les

déformations des ouvrages, à la condition que le béton adhère parfaitement aux ferraillages [28].

1-1. Le béton

Le béton est l'un des principaux matériaux de construction. Le béton est le matériau obtenu en

solidarisant, par une pâte liante de ciment, un squelette composé d'un ou plusieurs sables, et d'un

ou plusieurs graviers qui constituent un ensemble homogène. Comme le liant a des propriétés

hydrauliques, ces bétons sont aussi appelés bétons hydrauliques. Lorsqu'il entre, dans la composition

de la pâte liante, des doses importantes de super plastifiants, on appelle ces bétons, bétons hautes

performances, car la réduction d'eau permise par le super plastifiant contribue à l'obtention de

résistances élevée et parce que l'ensemble des qualités du béton s'en trouvent améliorées [28].

1-2. L'acier

Le béton est résistant 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 les parties tendues

des armatures (barres ou treillis) généralement en acier dont les formes utilisées les plus courantes

sont des aciers lisses, des aciers à haute adhérence, ou des treillis soudés fils lisses. L'adhérence

entre l'acier et le béton est nécessaire. Celle-ci est fonction de la forme des armatures, de leur sur-

face (les nervures améliorent l'adhérence), de la rugosité de l'acier et de la résistance du béton. La

quantité d'armatures et leur disposition, dictées par la répartition des contraintes, résultent de

calculs qui font appel aux lois de comportement des matériaux [8].

2- Définition de corrosion

La corrosion désigne l’interaction physico-chimique (en ce sens qu’elle met en jeu des

réactions entre des ions et des électrons) entre un métal et son milieu environnant entrainant des

modifications dans les propriétés du métal et souvent une dégradation fonctionnelle du métal lui-

même, ou de son environnement. Donc la corrosion représente tout processus de dégradation des

matériaux métalliques, ou de leurs propriétés mécaniques, par suite d’une réaction avec le milieu

environnant qui peut être le sol, l'atmosphère, l'eau …ETC. *1+.


13

2.1. Corrosion de l’acier dans le béton

Le béton, du fait de sa forte alcalinité, Cette alcalinité dus à l'hydratation du ciment qui a produit

une solution interstitielle basique de pH élevé (Dans le béton, le pH est de l’ordre de 13), 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 (1à 2 nanomètres) et adhérent, nommé

film passif [13].

Sous présence d’eau et d’oxygène, ce film est détruit par différents agents. Le métal est alors

dépassivés et la corrosion devient possible avec formation de nouveaux oxydes, dont le volume au

moins deux fois supérieur à celui du fer initial entrainera des fissurations du béton qui accélérant le

processus de corrosion (voir figure I-1) [1].

La corrosion des armatures est issue d’un processus électrochimique. En effet pour qu’un acier

se corrode, il doit y avoir simultanément:

Un électrolyte ayant une conductivité ionique non négligeable,

Une quantité suffisante d’oxygène accédant à la zone cathodique,

La présence d’agents agressifs,

les contraintes imposées ainsi que les variations d’humidité

Figure I- 1 : Représentation schématique du processus de corrosion de l’acier dans le béton [7].

• Réactions anodiques :

• Réaction cathodique :

3- Les différents types (formes) de corrosion

Il existe différents types de corrosion :

3-1- La corrosion électrochimique :

La corrosion des armatures est le plus souvent une réaction électrochimique. Celle-ci peut se présenter sous plusieurs formes :


14

3-1-1. Uniforme ou généralisée :

Cette forme de corrosion est la plus courante. Elle résulte de l’exposition de l’acier au milieu acide

provoquée par la présence d’agents agressifs. La perte de matière se produit de manière uniforme sur

toute la surface d’une armature (voir figure I-2) [5, 6].

Figure I- 2 : Corrosion complète de l’âme des poutres, et corrosion par piqûre au niveau de la

semelle de la poutre [6].

3-1-2. Galvanique (bimétallique) : Formation d’une pile électrochimique entre deux métaux de potentiels de corrosion différents Le

métal ayant le potentiel le plus négatif subit une corrosion accélérée provoquée par l’autre métal (voir

figure I-3) [5,6].

Figure I- 3 : Exemple corrosion galvanique [19].

3-1-3. Par piqures :

Elle se caractérise par une attaque très localisée d'où son nom de "piqûre" et est

généralement associée à une rupture locale du film passif se produit souvent en présence de

chlorures ou lorsque la passivation des armatures est incomplète (voir figure I-4) [5, 6].

Figure I- 4: Corrosion par piqure et complète des consoles servant d’appuis aux pipes *6+.


15

3-1-4. Corrosion localisée : Si les zones anodiques sont petites et se trouvent en des endroits fixes, il apparaît de petites

cuvettes ou piqûres de corrosion. Mais ceci ne concerne pas les aciers places dans les bétons (voir figure

I-5) [5, 6].

3-1-5. Corrosion caverneuse : Est due à une différence d'accessibilité de l'oxygène entre deux parties d'une structure, créant

ainsi une pile électrochimique (voir figure I-6) [5, 6].

Figure I- 6: Exemple d’une corrosion Caverneuse *19+.

3-1-6. Corrosion sous contrainte : Une fissuration du métal qui résulte de l'action commune d'une contrainte mécanique et d'une

réaction électrochimique [5, 6]. La corrosion par fissuration des matériaux sous l'action conjuguée d'une sollicitation mécanique et de l'environnement regroupe les phénomènes suivants :

3-1-6.1. La corrosion sous contrainte : La corrosion sous contrainte résulte de l'action conjuguée d'une contrainte mécanique

(résiduelle ou appliquée) voir figure I-7 [5, 6].

Figure I- 7: Représentation schématique de fissures de CSC au microscope [6].

Figure I- 5: Fissures horizontales, et corrosions locale des armatures mal protégées.

(Front de mer Jijel)


16

3-1-6.2. La fatigue-corrosion :

Ce phénomène apparaît sous l'action conjuguée de l'environnement et d'une sollicitation

cyclique. Elle se manifeste par un abaissement de la résistance du matériau à la fatigue [5, 6].

3-1-6.3. La fragilisation par l'hydrogène : Ce phénomène provient de la capacité de l'hydrogène à diffuser dans les métaux en modifiant

les propriétés [5, 6].

3-1-7. La corrosion intergranulaire : Ce type de corrosion peut être dû, soit à la présence d’impuretés dans le joint, soit à

l’enrichissement (ou à l’appauvrissement) local en l’un des constituants. Ce type de corrosion est

particulièrement dangereux car il affaiblit la cohésion du matériau qui se désagrège et perd toutes

ses propriétés mécaniques [5, 6].

3-1-8. La corrosion érosion : Cette corrosion est produite par le mouvement relatif d’un fluide corrosif et d’une surface

métallique. Les phénomènes de turbulence peuvent détruire les films protecteurs et développe des

vitesses de corrosion très élevées sur des matériaux par ailleurs très résistants en conditions

statiques [7].

3-1-9. La corrosion-frottement (tribocorrosion) : Elle se produit essentiellement lorsque l’interface est soumise à des vibrations et à des charges

de compression. Ce mouvement relatif peut être très faible («petits débattements» de l’ordre de

quelques micromètres) [7].

3-2- La corrosion bactérienne :

Les micro-organismes ne corrodent pas en eux-mêmes mais ils modifient leur environnement

par des prélèvements et des rejets associés à leur métabolisme (voir figure I-8). La corrosion

bactérienne est donc de nature électrochimique, comme les autres, avec la diversité et la complexité

potentielle des milieux corrosifs.

Les principales façons de lutter contre la corrosion bactérienne consistent à empêcher les

bactéries d’agir sur le milieu ou à les supprimer. Le traitement antibactérien fait appel à des produits

toxiques bactéricides ou bactériostatiques selon que l’on travaille en circuit ouvert ou fermé *7+.

Figure I- 8 : Exemple d’une corrosion bactérienne [19].

3-3- La corrosion atmosphérique :

On désigne par corrosion atmosphérique l’interaction entre le milieu atmosphérique naturel et

un matériau métallique exposé à cet environnement (voir figure I-9). Les matériaux les plus

concernés sont l’acier, le zinc, le cuivre et l’aluminium qui sont largement utilisés dans le bâtiment.

Les vapeurs acides dégagées en milieux confinés par les bois (vapeur acétique) ou certaines matières

plastiques (vapeurs chlorées) peuvent également conduire à des attaques sévères des métaux [7].


17

Figure I- 9 : Exemple d’une corrosion atmosphérique *19+.

4- Facteurs influents sur la corrosion : 4-1- Courants vagabonds

La dissolution (phénomène essentiel de la corrosion) d’un métal correspond à la présence d’un

champ électrique au niveau de son interface avec le milieu aqueux environnant. Si un autre champ

électrique vient s’ajouter à ce premier champ, cette dissolution est accélérée. En pratique une telle

perturbation est produite par des courants électriques continus qui circulent au voisinage et à

l’intérieur du métal, de sorte qu’il peut sortir de celui-ci (voir figure I-10).

Dans la plus part de ces cas, ces courants ont des trajets mal connus ; ils sont dits vagabondes [8].

Figure I- 10: Représentation schématique du processus des courants vagabonds [19].

4-2- Pression

Une pression provoque une contrainte qui va engendrer l’ouverture des fissures dans la micro

structure du béton, ces fissures se développe petit à petit jusqu’à la surface du béton, ces fissures

vont permettre l’immigration d’humidité, comme il est indiqué dans la figure suivante:

Figure I- 11: Démonstration d’effet de contrainte *9+.


18

4-3- L’Environnement.

Les principaux facteurs d’environnement qui peuvent causer la corrosion sont :

4-3-1. La température : Les réactions chimiques ou électrochimiques sont accélérées lorsque la

température s’élève. Par ailleurs, une élévation de température augmente la solubilité des gaz

(oxygène, etc.) et des sels dans l’eau. En ce qui concerne l’oxygène, une corrosion où intervient la

réaction, est ainsi accélérée par une élévation de température. Cet effet est réversible [10].

4-3-2. Influence de l'humidité : 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.

-La pollution par l'anhydride sulfureux et les chlorures et le temps durant lequel les métaux

restent mouillés.

-La corrosion des armatures métalliques dans le béton a également été attribuée au chlorure de

calcium qu'on ajoute aux bétons coulés en hiver.

-La pollution peut également jouer un rôle important ; notamment, les rejets de dioxyde de

soufre génèrent des pluies acides, qui peuvent attaquer les objets [8].

4-3-3. Composition chimique (Composition du liquide enivrement)

Le milieu liquide qui entoure un métal influe fortement sur les propriétés du produit de corrosion.

Ainsi, si le milieu est très acide. La réaction 1 n’a pas lieu : aucun recouvrement ne se forme sur le

métal :

……………………. *Réaction 1] [6]

4-4- Dioxyde de carbone

La stabilité du film passif est étroitement liée à la valeur du pH au voisinage de l’acier. Or lorsque

le pH devient inférieur à 12 environ, le film disparait. Tous les mécanismes qui peuvent provoquer

une diminution du pH dans le béton peuvent donc contribuer à amorcer ou accélérer la corrosion des

aciers d’armature. Dans la grande majorité des cas, c’est le phénomène de carbonatation qui est

principalement responsable de l’abaissement du pH dans le béton *10+.

La carbonatation est engendrée par réaction entre le dioxyde de carbone de l’air et certains

constituants du béton. Le dioxyde de carbone gazeux pénètre par diffusion dans le réseau poreux du

béton et réagit avec la portlandite Ca(OH) 2 pour de la calcite CaCO3, ce qui provoque un abaissement

du pH à 9 environ, selon la réaction 2 suivante en milieu aqueux :

…………………………. *Réaction 2] [11].

4-5- Ions de chlorure

Les ions chlorures vont se propager dans le réseau poreux du béton d’enrobage véhiculés par

l’eau. S’ils atteignent les armatures en quantité suffisante, appelée concentration critique, les aciers

vont alors être dépassivés et la corrosion va débuter en présence de dioxygène puis se propager [3].

Les chlorures ayant atteint l’armature attaquent l’acier, initialement passivé, en certains points

localisés (La destruction locale du film passif et l’initiation d’une corrosion localisée). Le film passif est

alors détruit localement et laisse apparaitre des zones anodiques ou 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 surface des zones croit en profondeur

plutôt qu’en surface de l’acier, formant ainsi des piqures ou de cavernes. Le mécanisme de ce type

de corrosion est complexe car la composition de la solution à l’intérieur de la piqure est modifiée par

rapport à celle de la solution interstitielle qui l’entoure *3+.


19

Ces réactions (réaction 3 et 4) acidifient la solution dans la piqure, abaissant fortement le pH

entre 3,8 et 5. Les ions chlorure régénérés continuent d’être actifs pendant tout le processus de

corrosion qui est ainsi autocatalyse [3], comme il est indiqué dans la figure suivante:

…………………….. [Réaction 3] [3].

……………………... [Réaction 4] [3].

Les ions hydroxyde de la phase interstitielle du béton se combinent alors aves les ions ferreux

Fe2+ ayant diffusé hors de la piqure 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 pique est acide, la dissolution de l’acier reste active et les

piqures croissent en profondeur.

Les conditions d'exposition de la structure sont

des éléments prépondérants dans le mécanisme de

dégradation. Suivant le type d'exposition, différents

mécanismes de transports des ions chlorures sont

considérés. En environnement marin par exemple, on

distingue les zones submergées, pour lesquelles le

béton est saturé ce qui conduit à un transport des

chlorures uniquement par diffusion (voir figure I-13),

de celles où le transport se fait par diffusion et

convection lorsque le béton n'est que partiellement

saturé (zone de marnage par exemple) [12, 8].

4-6- Influence du béton armes sur les aciers d’armatures

4-6-1. Influence de l'enrobage

L'épaisseur de l'enrobage en béton détermine le temps que vont mettre les espèces agressives

pour arriver à l'armature [8].

4-6-2. Influence de la composition du béton

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

Figure I- 12: Attaque de l’acier par les ions de chlorure *8+.

Figure I- 13 : Conditions d'exposition en environnement marin [12]


20

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 [8].

4-6-3. Influence de la résistivité du béton

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 103 et 107 ohm/centimètres [8].

Résistivité du béton (RVL. cm) Probabilité de corrosion

< 5 Corrosion quasi-certaine

5 - 12 Corrosion probable

> 12 Corrosion improbable

Tableau I- 1 : Probabilité de corrosion en fonction de la valeur de la résistivité [8].

4-7- Facteurs marin : Les produits de corrosion qu’on peut rencontrer en contact avec de l’eau de mer sont les

carbonates, sulfures, oxydes…etc.

Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz corrosif pour l’acier au carbone et les aciers faiblement

alliés. Le produit de corrosion est le carbonate de fer, mais comme l’eau de mer contient moins de 1

ppm (Partie par million) de CO2 dissous, la corrosion due au CO2 est négligeable.

L’eau de mer ne contient pas d’hydrogène sulfuré. Celui-ci est produit par les bactéries sulfato-

réductrices. C’est également un agent corrosif. Le produit de corrosion est le sulfure de fer qui forme

généralement une couche adhérente et de faible épaisseur.

La réaction de l’oxygène dissous avec l’acier au carbone conduit à la formation des oxydes

et/ou d’hydroxydes de fer *2+.

4-7-1. Salinité

L’eau de mer est un milieu complexe du point de vue chimique et biologique. Son pH est

relativement uniforme (environ 8,2). Ses constituants se caractérisent par une forte salinité, d’où une

conductivité élevée, ce qui favorise les couples galvaniques ainsi que les attaques localisé car la

résistance de l’électrolyte ne joue plus qu’un rôle mineur dans le contrôle des courants de corrosion.

Par ailleurs les chlorures sont présent dans l’eau de mer, et on a déjà vue ces effets précédâmes *2+.

4-7-2. Oxygène

L’oxygène est le facteur important de la corrosion.

En eau de mer, la réaction cathodique est le plus souvent la réduction de l’oxygène dissous

donnant des ions OH :

L’augmentation de la concentration en oxygène favorise cette réaction et peut conduire à une

augmentation de la corrosion par dépolarisation cathodique. De plus, les variations de la

concentration en oxygène à la surface d’un même matériau sont à l’origine de la corrosion par

aération différentielle : les surfaces ayant la concentration en oxygène la plus faible subissent une

corrosion accélérée en devenant anodes, alors que la réduction de l’oxygène a lieu sur les surfaces


21

ou la concentration est la plus forte. Si l’oxygène favorise la formation des films passifs des matériaux

passivables, par contre la présence de chlorures rend ces films imparfaits. Il en résulte une

augmentation des risques de corrosion par piqures avec la teneur en oxygène [2].

Figure I- 14 : Processus cathodique de réduction de l’oxygène dissous *2+.

4-7-3. Les bactéries

Les bactéries sont susceptibles d’intervenir de deux façons principales dans les mécanismes de

la corrosion par piqures : en modifiant les conditions locales d’aération ou en créant des produits de

métabolisme ayant un caractère agressif. Si l’on prend les bactéries sulfato-réductrices anaérobies,

elles se nourrissent de lactates pour les transformer en polysaccharides qui sont de longues chaines

organiques ; Sous ce biofilm, le milieu confiné et désaéré, et des acidifications locales sont possibles.

De plus, ces bactéries tirent leur énergie de la transformation des sulfates en sulfures qui peuvent

agir pour débuter la corrosion par piqure. Le développement d’une colonie de ces bactéries

provocant une telle corrosion demande plusieurs semaines pendant lesquelles le potentiel de

germination de piqure a apparemment tendance à augmenter à cause du rôle des OH-de l’eau et de

la présence d’un film supplémentaire de polysaccharides *2+.

5- Les effets de la corrosion sur le comportement des structures. 5-1- Influence de la rouille sur la contrainte d’adhérence de l’acier et la fissuration du béton :

Lorsque les armatures du béton armé se corrodent, une couche de rouille va occuper un volume deux à trois fois supérieur à celui du métal sain (dans certaine recherche sept fois), cette couche à deux inconvénients :

L’augmentation des fissures du béton d’enrobage (qui vont favoriser l’acheminement des agents agressifs jusqu’à l’armature), l’augmentation des fissures a une influence sur l’aspect d’exploitation de la structure (pénétration d’eau de pluie ou de mer à l’intérieur de la structure) *13+.

Figure I- 15 : Illustration de l’influence de la rouille *14+


22

5-2- La diminution d’adhérence entre l’acier et le béton

Un autre dommage à prendre en compte pour évaluer la durée de vie d’un ouvrage attaqué

par la corrosion est la perte d’adhérence (voir figure I-16). On peut également l’exprimer en fonction

du temps. Des expressions empiriques peuvent être établies, qui nécessite d’autres paramètres,

déterminés soit à l’aide d’essais non destructifs soit à l’aide de tableaux empiriques. Cette perte

d’adhérence sera comparée à une valeur seuil *13+.

5-3- influence de la réduction de section d’acier :

La réduction de section se traduit par une diminution du diamètre pour les barres ou par une diminution d’épaisseur pour les tôles [15]:

Lorsque le taux de corrosion augmente, la

déformation plastique à rupture se réduit, comme il est

indiqué sur la figure I-17 :

Selon la figure I-18, dès que le pourcentage de la perte de masse augmente la perte de ductilité augmente.

Figure I- 18: Influence de la corrosion sur le comportement de l’acier (pour une barre de 6 mm) en

fonction du taux de corrosion [15].

Figure I- 16 : illustration de la perte d’adhérence *19+.

Figure I- 17 : L’évolution de la déformation plastique à rupture en fonction du taux de

corrosion [15].


23

La réduction de section de l’acier et du béton due à la rouille va causer une diminution de la

résistance de la pièce ou de la structure entière.

Pour évaluer la résistance d’un élément corrodé ou d’une structure entière, il faut refaire les

calculs en prenant compte la réduction de section de l’acier et du béton, car en négligeant cette

perte section la structure ou l’élément ne pourra pas supporter la charge et les surcharges qu’il y été

conçus pour supporter [15].

5-4- Excentricité dus à la perte de section:

Lors de la perte de section d’acier ou du béton dus par la corrosion une excentricité se forme

au niveau de la section, cette excentricité provoque un moment de plus (voir figure I-19).

Figure I- 19 : Exemple d’une charge de compression appliqué sur un poteau en BA avec un acier sein et un acier corrodé plus une dégradation du béton.

L’organigramme figure I-20 présente le mécanisme de propagation de la corrosion de l’acier

dans le béton, ainsi que les différents paramètres qui influent la corrosion.


24

Figure I- 20: Mécanisme de propagation de la corrosion [13].

6- Remèdes et différent traitement

Les techniques de prévention de la corrosion sont diverses : le dimensionnement de l'acier, la

protection par peinture ou autre revêtement de surface ou la protection cathodique. Le choix de

l'une ou de plusieurs de ces techniques dépend de divers paramètres comme l'agressivité du milieu

ambiant, la durée de protection envisagée, les possibilités de mise en œuvre et d'entretien et le coût.

Une optimisation technico-économique est à faire entre ces différents facteurs.

6-1. La 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.

Il existe deux techniques de protection cathodique :

• 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 reliée à l’armature, elle se fait avec l’aide d’un plongeur professionnel qui nettoie la

Condition d’exposition : température, pression,

humidité.

Embrun marins Sels de déveglaçage

E/C élevé

Porosité élevé

fc28 faible

Carbonatation du béton

enrobage

Attaque par les chlorures

libres

BETON

CORROSION

Fissuration du béton

d’enrobage

Diffusion du Co2


25

surface du pieu, ensuite Il vient souder la fixation du bas, en suite on fait descendre l’anode. Il suffit

de faire coulisser l’embout dans la fixation, on soude la fixation du haut. Les anodes sont entretenues

tous les 10 à 20 ans selon leur exposition [17].

6-2. Traitements de surface

6-2-1. 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. On devra également

s'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 [17].

6-2-2. Imprégnations

D’une façon générale, les produits appliqués par imprégnation sont des consolidant 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 [17].

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 au rejaillissement. 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 pas non plus

être traitées efficacement [17].

6-2-3. Inhibiteurs de corrosion

Par définition, un inhibiteur de corrosion est un composé chimique qui, ajouté en faible

concentration au milieu corrosif, ralentit ou arrête le processus de corrosion d'un métal placé dans

ce milieu [17].

Ses fonctions essentielles sont les suivantes :

de pénétrer une couche de béton très hétérogène par nature (variations de compacité

notamment).

d’abaisser la vitesse de corrosion du métal, sans en affecter ses propriétés (ni celles du milieu

environnant).

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


26

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 de corrosion sont classés selon leur mode d'action [17] :

a- Les inhibiteurs anodiques ont une action sur la diminution du courant sur la partie anodique de la

surface du métal.

b- Les inhibiteurs cathodiques induisent une augmentation de la surtension cathodique, et réduisent

donc le courant de corrosion.

c- Les inhibiteurs mixtes sont à la fois les propriétés des inhibiteurs anodiques et cathodiques.

6-3. Revêtements de surface

6-3-1. Les peintures

Les peintures antirouille ont un rôle de protection et parfois de décoration. La protection est

assurée soit par une action de nature électrochimique, obtenue par les pigments ou leurs produits de

réaction avec l’acier, soit par une isolation de l’acier par rapport au milieu agressif. Elles sont

essentiellement constituées par les liants, pigments, solvants et plastifiants [17].

6-3-2. Les revêtements minces Les revêtements minces peuvent être [17] :

• des revêtements plastiques épais contenant généralement des charges grossières et à base de

résines acryliques ou polyuréthannes,

• des revêtements d’imperméabilité à base de résine acrylique,

• des revêtements divers à base de polyuréthane.

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

6-3-3. Protections par revêtements métalliques

Les critères de choix d’un revêtement protecteur vont dépendre des conditions d’utilisation

de la pièce. Nous nous limitons ici au cas d’une corrosion humide. Il existe é type de revêtement

métallique :

6-3-3.1. Les revêtements métalliques protecteurs Les revêtements métalliques protecteurs sont constitués d’un métal plus noble que les

substrats tels que le chrome ou le nickel pour l’acier et sont dits cathodiques. Pour assurer leur

fonction de protection, s’il existe une fissure ou une discontinuité dans le revêtement laissant

apparaître le substrat, il va se créer une pile électrochimique avec attaque du substrat [17].

6-3-3.2. Les revêtements métalliques sacrificiels Dans le cas des revêtements sacrificiels (ou anodiques), le métal apporté est moins noble

que celui à protéger et le revêtement se dégrade à la place du substrat. La protection est assurée même en cas de discontinuité. Par contre, elle est limitée dans le temps car elle est directement liée à la durée de vie du revêtement, c’est-à-dire à son épaisseur et à l’ampleur du couplage *17+.

7- Initiation et propagation de la corrosion

Selon le modèle de Tuutti, la durée de vie des structures de béton armé peut être séparée en

deux phases distinctes telles que démontré à La figure I-21, [27].

La première phase est l’initiation de la corrosion dans laquelle l’armature est passive, mais le

processus de dépassivation, c.-à-d. carbonatation ou pénétration des ions chlorure dans le

béton, se développe.

seconde phase est la propagation de la corrosion qui débute lorsque l’acier est dépassivé et

qui se termine lorsqu’un état limite est atteint au-delà duquel les conséquences de la

corrosion ne peuvent plus être tolérées.


27

Figure I- 21: Période d'initiation et de propagation de la corrosion dans les structures de béton armé [19] [27].

Le temps d’initiation et la cinétique de propagation de la corrosion dépendent de plusieurs

facteurs tels que : les caractéristiques du mélange de béton, les propriétés des barres d’armature

ainsi que l’état de surface des barres d’armature [27].

Selon Bertolini et all. (2004), (cité par [27]) la qualité du mélange de béton dépend pour

beaucoup du rapport eau/ciment (e/c), de la minéralogie du ciment et de la présence ou non

d’ajouts cimentaires.

Tel que démontré par Meyer (1968), (cité par [27]) Midgley et Illston (1984) et Zhang et coll.

(2005), plus le rapport e/c est élevé, plus la perméabilité du mélange de béton est grande. Un

mélange ayant une forte perméabilité (faible qualité) est normalement plus poreux et laisse passer

plus facilement les agents agressifs. En outre, pour un même type de barre d’armature, plus la

perméabilité du béton est grande, plus l’initiation et la propagation de la corrosion risque d’être

rapide.

Par ailleurs, la sélection du liant peut avoir une influence significative sur la capacité du béton

à réduire la pénétration des ions agressifs comme les ions chlorures. Des travaux antérieurs ont

clairement démontré que le choix du type de ciment (et notamment de sa minéralogie) pouvait

considérablement affecter la durée de vie des ouvrages exposés à des ions chlorure (Hussain et coll.

1996 et Zhang et coll. 2005). Selon ces études, une réduction de la teneur en C3A aurait comme

Période d’initiation

1

2

3

4 Période de propagation

Temps d’exposition

Dét

ério

rati

on

Incubation Propagation de défauts dus à la corrosion

1 Dépassivation des aciers

2 Formations de fissures

3 Ecaillage du béton

4 Destruction de la structure due à

réduction de section utile et/ou une perte

d’adhérence

Etat

s lim

ites

Période d’initiation

Période de propagation


28

conséquence d’augmenter de manière considérable la pénétration des ions chlorure et par le fait

même de réduire la période requise pour initier la corrosion des armatures [27].

8- Adhérence acier-béton

L’adhérence entre l’acier et le béton est un des facteurs essentiels pour obtenir de bonnes

performances des structures en béton armé. La charge externe n'est jamais appliquer directement à

l'acier d’armature, la charge est habituellement transmise par le béton vers l’acier. L’importance

relative de ces liens dépend surtout du type d’élément armé (poutre, poteau,…) et de la nature des

barres d’armature (lisses ou crénelées). La capacité de l’ancrage peut également être influencée par

différents paramètres comme l’épaisseur de recouvrement, la surface de l’armature, le fluage du

béton, la température, la corrosion, etc... Le transfert des efforts est alors assuré par le frottement

entre l’acier et le béton et la butée des crénelures (l’appui des faces du crénelage contre le béton)

[22].

Pour de faibles pourcentages de corrosion, avant la formation des fissures primaires, il

apparaît une augmentation du frottement entre l’acier et le béton. Cette augmentation est causée

par l’augmentation de la rugosité de la barre d’acier en raison de la formation d’une fine couche de

rouille stable et adhérente [22].

A la fin de ce stade, l’apparition des fissures primaires va avoir pour effet de diminuer

l’adhérence, mais le confinement de la barre par le béton est encore important. Avec le

développement de la corrosion, l’adhérence maximale va subir une chute importante. En effet, la

dégradation très importante de la surface de l’acier va provoquer l’émoussement, voire la

disparition, des nervures, rendant très faibles les interactions entre l’acier et le béton. De plus le

confinement du béton environnant sera diminué par l’ouverture de fissures longitudinales.

Le dernier stade correspond à une très faible diminution de l’adhérence maximale en fonction

de la corrosion. Le confinement de la barre est alors fortement diminué, et une augmentation de la

corrosion n’aura quasiment plus d’effet sur la dégradation de l’interface. Il en restera une contrainte

résiduelle [13].

Figure I- 22: Mécanismes d’adhérences acier-béton [22].


29

Figure I- 23 : Représentation schématique de la variation de l’adhérence maximale avec la corrosion *22+.

9- Effets de la corrosion sur le comportement de structures fléchies.

Plusieurs facteurs influent sur le comportement en flexion de structures corrodées (voir figure

I-24), la réduction de section d’acier, la perte d’adhérence entre l’acier et le béton,

l’endommagement du béton dans les parties tendues et comprimées. La difficulté est de faire le lien

entre ces paramètres afin d’en connaître l’influence.

Pour le comportement en flexion, plusieurs chercheurs ont observé sur des poutres vieillies en

ambiance saline que le profil de fissuration dû à la corrosion des armatures comprimées n’avait pas

d’influence significative. L’intérêt de ses études était de voir l’effet couplé de la réduction de section

de l’acier tendu et de la perte d’adhérence entre l’acier et le béton. Il a observé que pour le

comportement mécanique en flexion de poutres en béton armé en service, la perte d’adhérence

était responsable d’au moins 50% des dégradations des poutres. En effet, la contribution du béton

tendu entre les fissures est nettement diminuée, causant l’affaiblissement de l’adhérence. Au

contraire, dans le cas du comportement à ruine, c’est la perte de section qui est la principale

responsable de la diminution de la capacité portante des structures. Cet effet se traduit par la perte

importante de ductilité des poutres soumises à la corrosion localisée. En effet, lorsque la corrosion

est localisée, les armatures tendues vont subir une concentration de contraintes dans la zone

corrodée se traduisant par une plastification précoce de l’acier dans cette zone. Lorsque tout l’acier

se plastifie, la réserve de déformation plastique dans la zone corrodée est largement consommée, ce

qui entraîne une rupture précoce de l’acier. Néanmoins, dans le cas d’une corrosion uniforme et

généralisée, la ductilité des poutres (en termes de flèche) est beaucoup moins affectée, et la perte

d’adhérence joue probablement un rôle important dans ce phénomène *22+.

Selon Mickaël DEKOSTER. (2003) *13+: L’adhérence entre l’acier et le béton sera modifiée en

fonction de l’état de l’interface. Expérimentalement, l’adhérence évolue suivant trois phases. La

première correspond aux faibles pourcentages de corrosion, l’adhérence augmente légèrement du

fait de l’augmentation de la rugosité de la barre apportée par la rouille adhérente. La seconde phase

correspond à la chute brutale de l’adhérence résultant de l’accumulation de produits de corrosion

autour de l’armature, ayant pour effet direct d’émousser les nervures des barres d’acier et de

provoquer une fissuration longitudinale responsable d’une perte de confinement. La transmission de

l’effort entre l’acier et le béton se trouve ainsi reportée de plus en plus loin des fissures transversales

ou primaires. Dans la troisième phase, la contrainte d’adhérence évolue de façon constante avec une

valeur très faible, environ 10% du maximum de contrainte observé pour au pourcentage de corrosion


30

nul. Cette phase correspond à un comportement résiduel.

Figure I- 24: Effets de la corrosion sur le comportement mécanique de structures corrodées [13].

10- Corrosion accélérée: essais

Sur site, les ouvrages soumis à la corrosion ne développent pas des désordres observables

qu’au bout de 10 à 20 ans de service pour cette raison, de nombreux essais en laboratoire ont été

effectués sur des éléments en béton armées de manière à obtenir une corrosion accélérée pour

obtenir l’accélérer du processus de corrosion qui peut prendre plusieurs années pour s’initier en

conditions naturelles. Ainsi, les résultats des essais sont connus plus rapidement.

Plusieurs méthodes sont utilisées, soit par vieillissement accéléré du béton, soit en accélérant

la vitesse de corrosion de l’armature.

Il existe plusieurs méthode pour accélère la corrosion des aciers dans le béton, on peut citer

les Quatre méthodes ou approches principales et applicables pour accélérer la corrosion des

armatures dans le béton sont utilisées par les chercheurs [16] [24].

La première méthode consiste en l’application d’un courant électrique au travers les

armatures,

La seconde méthode consiste de favorisant la pénétration des agents agressifs par

l'immergeant des éprouvette l'alternance de périodes (séchage/ humidification) dans un

milieu agressifs favorisant l'attaque des ions de chlorures,

La troisième méthode consiste en l’ajout de chlorures de sodium dans le mélange de béton

lors du gâchage.

REDUCTION DE LA CAPACITE PORTANTE

Baisse de la

résistance à la

corrosion

Ductilité

Résistance Ancrage Interaction

acier-béton

Diminution de la

section du béton

Disparition des

nervures

Locale Générale Adhérence Fissuration du

béton d’enrobage

CORROSION

Perte de section

d’acier

Expansion

volumique

Dégradation de

l’interface


31

La quatrième méthode, les éléments de béton armé sont exposés à des conditions

environnementales sévères en utilisant une chambre où un brouillard salin est pulvérisé au-

dessus des éprouvettes.

10-1- Essai avec courant imposé

Le principe de cette méthode est d’accéléré le processus de corrosion par l’application d’un

courant externe sur les éléments de béton armé. Plusieurs configurations ont été conçues et sont

utilisées par les chercheurs. Dans chacun des cas, la corrosion est induite en forçant le potentiel

électrochimique entre l’anode et la cathode créant ainsi un courant de corrosion (Il s’agit de créer

entre l’électrode de travail (anode) et la contre-électrode (cathode) une connexion de manière à

accélérer le processus de corrosion), voir Figure I-25 [16] [24].

Figure I- 25 : Exemple de montage de corrosion accélérée par courant imposé

De nombreuses études ont été réalisées avec un courant imposé pour accélérer la corrosion des corps d’épreuve.

Austin et Lyons (2004) ont imposé des courants de corrosion de l’ordre de 100 obtenant ainsi au bout de 2 jours une corrosion significative. Ces essais ont une durée de 2 semaines [24].

ElMaaddawy (2003) a imposé un courant de 200 , le but étant d’obtenir de la fissuration par corrosion. [24]

Gonzalèz et Feliu ont imposé un courant de 10 à 100 sur des éprouvettes en béton armé. Ces essais ont une durée de 1 mois. Cela a pour avantage de maîtriser le courant de corrosion. L’armature est bien corrodée et on obtient des produits de corrosion [24].

Toutefois, on remarquera que de telles valeurs ne sont pas représentatives des valeurs

usuelles rencontrées en corrosion naturelle et qu’en outre, elles sont à l’origine de phénomènes

perturbateurs comme l’électrolyse de l’eau [24].

Le principal avantage de l’approche de la densité de courant fixe provient de la réduction

significative du temps requis pour propager la réaction de corrosion. Le temps de fissuration peut

passer de plusieurs années à quelques jours en fonction de l’intensité de courant appliquée. Cette

courte période de temps pour produire des essais est appréciée par les ingénieurs qui veulent

étudier l’influence de la corrosion de l’acier sur le comportement mécanique des éléments en béton

armé [16].

+ -

Réservoir 3,5% de NaCl

Béton

Armature

(Anode)

Acier inoxydable (Cathode)

Source de courant


32

Cette méthode souffre de plusieurs inconvénients remettant en question la validité ou du

moins la portée des résultats. Le courant électrique applique sur les armatures directement agit

comme moteur, génère un potentiel électrochimique sur la surface entière de l’armature. Ce dernier

a une influence directe sur la composition chimique de la solution des pores autour des armatures.

Cette altération mène à une réorganisation significative de la microstructure des hydrates de la pâte

à l’interface de l’acier / béton. Par exemple, l’application d’un courant externe favorise la lixiviation

des hydroxydes en dehors du béton, altérant ainsi la microstructure du béton. Ces altérations

microstructurales réduisent le lien mécanique entre le béton et l’armature, ainsi modifie également

la distribution des produits de corrosion le long des armatures. Sous ces conditions, l’accélération du

taux de corrosion tend à limiter la capacité des oxydes à migrer dans la matrice de béton, et favoriser

la précipitation des produits de corrosion à proximité de l’interface acier / béton [16].

Petre-Lazar (2000) a observé peu ou pas de diffusion des produits de corrosion dans des

éprouvettes qui ont été soumises à de la corrosion accélérée par l’application d’un courant externe.

Cette distribution inhabituelle des produits de corrosion autour des aciers semble avoir une influence

significative sur le comportement mécanique des éléments en béton armé soumis à la corrosion

accélérée [16].

10-2- Essai par immersion-séchage et milieu chloruré

Le principal objectif de cet essai est d'accélérer les processus de corrosion des armatures, en

favorisant la pénétration des agents agressifs (chlorures), tout en conservant les deux étapes

essentielles du mécanisme de la corrosion, l'étape d'amorçage et l'étape de croissance [24].

L'attaque corrosive est constituée par la combinaison de deux paramètres :

- Alternance de périodes d’immersion et de séchage, - Présence d’un milieu agressif (eau salée).

Zdunek et P. Shah (1995) ont exposé les corps d’épreuve dans une solution électrolytique de

sel cyclique pendant 3 mois de façon à initier et accélérer la corrosion. Il s’agit d’une solution à base

de 15% de avec des cycles de séchage de 3 jours et d’humidification de 4 jours [24]. Les cycles

de séchage et humidification accélèrent la pénétration de l’eau à l’intérieur. Il s’ensuit une altération

du béton et plus particulièrement de la pâte de ciment due à la présence de l’eau. Le fait d’abaisser

le pH de la solution électrolytique (pH< 11,5) conduit à la décalcification du béton.

Andrade et al (1991) ont introduit dans la pâte de ciment 3% de par kilogramme de

ciment de manière à provoquer une attaque active des armatures. De même, les éprouvettes ont

subi des périodes répétées de séchage-humidification à l’aide d’un tampon humidifié placé à la

surface des éprouvettes. Les tests étant longs (6 ans), des courants anodiques ont été appliqués pour

accélérer les tests [24].

Dans le cas de ces essais de corrosion accélérée, on obtient une corrosion localisée, par piqûre.

10-3- Essai par l’ajout de chlorures de sodium dans le béton à l’état frais

Dans cette méthode consiste à ajouter du chlorure de sodium ( ) dans le mélange de béton lors de la gâchée [16].

Cette méthode possède l’avantage d’initier la corrosion plus rapidement qu’en condition naturelle puisque les chlorures entourent déjà les armatures. [16] Un second avantage de cette approche provient du processus électrochimique similaire aux conditions naturelles menant probablement à la formation des mêmes produits de corrosion.

Et comme d'habitude, cette méthode possède également des désavantages. Sous les

conditions réelles, l’initiation de la corrosion débute plusieurs mois ou années après la mise en place


33

du béton. À ce moment, le béton est mature et stable. L’introduction de chlorures dans le mélange

de béton à l’état frais réduit le temps de prise et modifie significativement la microstructure du

béton [16].

Selon, Tracetteberg et coll. (1974) et Ramanchandran (1976), la présence des chlorures dans

la solution contribue à diminuer le rapport C/S du C-S-H et engendre une structure poreuse plus

grossière. L’altération de la microstructure du béton a une influence directe sur la cinétique de

corrosion. Par exemple, une porosité plus grossière sera plus sensible aux effets du séchage et

augmentera le taux de pénétration de l’oxygène dans le matériau [16].

De plus, les investigations de Enevoldsen et coll. (1994) montrent que le mécanisme liant

dépend de la façon dont les chlorures sont introduits dans le béton, soit mélangés au béton lors de la

fabrication, soit par pénétration des chlorures dans le béton durci depuis l’environnement. En

conséquence, la composition chimique de la solution des pores entourant l’armature semble être

affectée par la source de chlorures.

10-4- Essais brouillard salin

Il s’agit d’effectuer une attaque accélérée, il consiste à vaporiser une solution d'eau et de sel

( ) sur les éprouvettes (Figure I-26).

Le brouillard salin est généré par quatre pulvérisateurs en plexiglas positionnés à chaque angle

supérieur. Ils sont alimentés en air comprimé à une pression de 1000 et en eau salée à 35 g/l, ce

qui correspond à la concentration de l’eau de mer dont la teneur en sels se situe souvent entre 32 et

38 g/l. La température moyenne de l'enceinte est de 20 °C. [16] [24]

Figure I- 26: brouillard salin – essai [19].

11- Modélisation du comportement global des structures corrodées

Il existe de nombreuses méthodes de calcul analytique et numériques (éléments finis, éléments

discrets..), qui peuvent être utilisées pour la prédiction du comportement de structures fléchis

dégradées par la corrosion, on site parmi eux :

Selon Dagher et Kulendran [13] : ont estimé l’état de fissuration autour des armatures à partir

d’un volume connu de produits de corrosion. Leur objectif était de fournir un outil prédictif de la

dégradation de l’interface acier-béton.

Selon Molina [13] : a proposé un modèle numérique utilisant la méthode des éléments finis afin

d’évaluer le faciès de fissuration d’une section. La corrosion est modélisée par une combinaison de


34

déformations initiales simulant l’augmentation du volume « acier + rouille » et par une modification

des propriétés élastiques de l’acier, celles-ci évoluant de l’acier sain vers la rouille.

Selon Noghabai [13] : a utilisé la méthode des éléments finis basée sur le concept de fissure

élémentaire incluse, appelée bande interne de radoucissement. Dans cette méthode, une forte

discontinuité est introduite dans l’élément fissuré par critère de résistance. Cette méthode permet

de modéliser le comportement de la fissuration transversale de sections de poutres corrodées.

Remarque

Pendant notre on a remarqué que la plupart de c’est méthodes considèrent la corrosion dans

une section transversale impliquant à l’échelle de la structure une corrosion uniforme ce qui n’est

pas le cas en réalité (il y a plusieurs forme de corrosion, comme on l’a démontré précédemment).

Ces modèles sont difficiles a réalisé sur place, par exemple, lorsque nous voulons évaluer la

capacité portante d’une structure corrodée à partir d’un diagnostic de la dégradation de la structure.

12- Mesures de corrosion

Le béton est un matériau semi-conducteur, ces propriétés électriques sont liées à la nature

essentiellement électrolytique de la circulation du courant. Ces propriétés aidées plusieurs

chercheurs de développés techniques d’investigation de la corrosion sur des ouvrages existants se

développent continuellement, à base d'utilisation des techniques électrochimique. Ces méthodes

utilisent souvent des technologies avancées.

Dans cette partie nous présentons les méthodes utilisées en laboratoire seules. Le caractère

même de la réaction de corrosion de l’acier justifie l’utilisation de principes électrochimiques pour

faire l’évaluation de son avancement. La caractérisation électrochimique de la corrosion se fait de

différentes façons, mais elle utilise les mêmes principes fondamentaux quelle que soit la méthode,

soit la mesure de potentiel ou du courant de corrosion.

12-1- Densité de courant macropile

Comme son nom l’indique, la densité de courant macropile est définie comme étant le courant

électrique exprimé en fonction de la surface étudiée lors d’une réaction caractérisée par des régions

anode/cathode séparables. Par exemple, une macropile peut se former entre deux pièces

métalliques qui baignent sans se toucher dans une solution conductrice. C’est donc la solution

conductrice qui assure le contact électrique entre le deux électrodes. Le courant ne peut pas être

mesuré directement à cause de sa trop faible intensité. Ainsi, le principe est de mesurer un potentiel

électrique entre une anode et une cathode où la résistance entre les deux est connue. Par la suite, le

courant est calculé à l’aide de la loi d’Ohm :

Courant = potentiel/résistance.

Habituellement, le courant est exprimé en densité de courant ( ), c’est-à-dire qu’il tient

compte de la surface d’exposition de l’élément qui corrode (anode). La densité de corrosion est alors

exprimée en .

12-2- Potentiel de corrosion

La mesure du potentiel de corrosion, développé depuis de nombreuses années, cette

technique est utilisée pour évaluer de façon non destructive l’état de corrosion des armatures dans

le béton. Le potentiel de corrosion ( ) peut être mesuré directement entre la barre à l’étude


35

(anode) et une électrode de référence (cathode). Ainsi, il faut se procurer une électrode de référence

ayant un potentiel d’équilibre stable. Les électrodes de référence les plus connues dans ce domaine

sont celles de calomel et de cuivre (cuivre-sulfate de cuivre ). Les électrodes de référence

servent à déterminer avec précision le potentiel d’équilibre de l’anode en comparant le potentiel de

l’anode avec celui de la cathode. Le potentiel de corrosion s’exprime généralement en mV et est

généralement négatif [25] [27].

Figure I- 27 : Schéma de connexion pour les mesures de potentiel de corrosion [22].

Potentiel de corrosion (mV) Probabilité de corrosion > -200 < 10% (corrosion peu probable)

De -200 à -350 50% (corrosion incertaine) De -350 à -500 50% à 90% (corrosion très probable)

Tableau I- 2: interprétation de potentiel de corrosion (électrode ) selon la norme ASTM C876-91[25].

12-3- Polarisation linéaire

La polarisation est la variation de la différence de potentiel initial (à l’équilibre) des électrodes

d’une cellule galvanique (ou électrochimique). Une pile est un exemple de cellule galvanique.

La technique de polarisation consiste à imposer un potentiel ou un courant à une électrode et

de mesurer le courant ou le potentiel correspondant. Selon que l’on fait un balayage du potentiel ou

du courant, la technique prend le nom de polarisations potentielles dynamiques ou galvano

dynamique respectivement. En pratique, trois électrodes sont nécessaires pour effectuer cette

mesure : une électrode de travail, une électrode de référence et une contre-électrode. Pour le béton

armé, l’électrode de travail est la barre d’armature; l’électrode de référence peut être la même que

pour la mesure du potentiel de corrosion et la contre-électrode peut être, par exemple, en graphite

ou en platine [27].

Le principe de la polarisation est que la contre-électrode conduit le courant vers l’électrode de

travail pour la polariser. Le potentiel de l’électrode de travail est mesuré ou fixé (dans le cas du tracé

des courbes potentiels dynamiques) par rapport à l’électrode de référence dont le potentiel est

toujours fixe. Les Figures I-28 et I-29 sont deux manières de représenter le résultat d’une lecture de

polarisation linéaire [27].

La Figure I-28 montre une courbe de polarisation typique du potentiel de l’électrode de travail

en fonction du logarithme du courant [27].

V Voltmètre

Armature

Béton

Cuivre

Solution salin


36

Pour quantifier le phénomène de corrosion, il faut mettre la courbe typique en potentiel de

l’électrode en fonction de la densité de courant (Figure I-29) et mesurer la pente de la droite. Cette

pente représente alors la résistance apparente ( ). Cette dernière est la somme de la résistance

du béton ( ) et de la résistance de polarisation ( ). Par ailleurs, c’est la résistance de polarisation

qui suscite normalement le plus d’attention. Il suffit donc de l’isoler de l’équation. La résistance de

polarisation est généralement exprimée en afin de tenir compte de la surface

d’exposition à la corrosion [27].

Figure I- 28 : Exemple de courbe typique de polarisation linéaire [16].

Figure I- 29: Exemple de calcul de la résistance de polarisation [16].

Conclusion :

La corrosion est la maladie du siècle des ouvrages en béton armé, elle est l’un des paramètres

majeur qui influent sur la durabilité des structures. La corrosion désigne l'altération d'un objet par

réaction avec un oxydant, mais la corrosion intervient dans certaines formes d'usure des surfaces

dont les causes sont à la fois physicochimiques et mécaniques ce qui génère plusieurs formes de

corrosion, cette variation des réactions est due aux différents facteurs qui peuvent influencer

l’élément corrodé. Les principaux facteurs qui accélèrent le processus de la corrosion dans le béton

sont les ions de chlorures et les dioxydes de carbone. Pour palier au développement du processus de

corrosion des remèdes et des traitements existent, leur utilisation permet d’atténuer cette

expansion.


37

Les deux principaux facteurs de dégradation des éléments en béton armé dus à la corrosion

sont la réduction de section des armatures et la perte d’adhérence. Leur incidence sur l’élément en

béton armé est le développement des fissures. Cet aspect provoque une chute des propriétés

mécanique. Différents chercheurs ont proposé des méthodes pour accélérer le processus de la

corrosion qui peut prendre plusieurs années pour apparaitre.

Les chercheurs développent plusieurs pour s’initier en conditions naturelles et obtenir des

résultats plus rapidement, ces méthodes sont basées sur le principe électrochimique de la corrosion.

Des insuffisances pour ces différentes approches ont été discutées par les auteurs.

Plusieurs types de béton tel que le béton à haut performance et le béton autoplaçant ont été

proposé dans l’optique de générer des résistances plus importantes. Ces nouveaux matériaux ont des

compositions différentes mais leur performance vis-à-vis de la corrosion reste à étudier.

Chapitre 02 : Le béton autoplaçant

38

Introduction

Les maîtres d’ouvrages, architectes, ingénieurs, entreprises, fabricants de béton ont toujours

recherché un béton ayant :

Une mise en place aisée,

Un bon remplissage des coffrages,

Un parfait enrobage des armatures,

Une forte compacité.

La vibration a toujours été le moyen d’obtenir ces caractéristiques. Devant la complexité

croissante des structures, formes variées, fortes concentrations d’armature, les formulations de

bétons ont dû s’adapter. Les bétons sont devenus de plus en plus fluides, malgré la réduction de la

quantité d’eau de gâchage, à tel point que la vibration n’est plus devenue nécessaire.

1- Historique des bétons autoplaçant Les BAP (SCC, self-compacting concrete) ont été développés dans les années 80 par des

chercheurs de l’université de Tokyo au Japon. Leur objectif était d’augmenter la cadence de travail en

réduisant l’effectif du personnel sur chantier et le temps de mise en œuvre. Ce sont des bétons très

spéciaux, ils sont très fluides, très déformables, homogènes et stables. Ils se mettent en place par

l’unique effet de la gravité, sans l’utilisation de moyen de vibration et épousent parfaitement les

formes des coffrages les plus complexes. Ils ne doivent pas subir de ségrégation et doivent présenter

des qualités comparables à celles des bétons vibrés classiques [31].

2- Définition du B.A.P Le béton autoplaçant (BAP) est un béton fluide qui à l’état frais, capable sous l'unique effet de

son poids propre et sans énergie de compactage supplémentaire, de se mettre en place dans les

coffrages même les plus complexes et particulièrement encombrés sans nécessiter pour tout autant

des moyens de vibration pour consolider le mélange avec comme résultat un produit

particulièrement homogène. Ce type de béton doit être apte à passer à travers les armatures les plus

serrées ou en présence d’autres obstacles, avec, cependant, une vitesse dépendante de la viscosité

du mélange. Pour remplir cette condition, le béton doit être particulièrement déformable, tout en

ayant une résistance à la ségrégation suffisante pour rester homogène lors du transport, du

pompage et de la mise en œuvre [29].

Les BAP se distinguent des bétons ordinaires notamment par leurs propriétés à l’état frais. Ces

propriétés se caractérisent principalement par [29]:

Une mobilité en milieu non confiné ;

Une mobilité en milieu confiné ;

Une stabilité (c’est-à-dire une résistance à la ségrégation et au ressuage).

Pour parvenir au cahier des charges, les BAP sont formulés différemment des BO. Dans leur

cas, la pâte, définie comme le mélange du ciment, de l'eau et d'une addition, est privilégiée au

détriment des gravillons (figure II.1). En général, les BAP possèdent un même dosage en ciment et en

eau que les BO, ainsi qu'un volume de sable assez proche. C'est donc principalement l'ajout d'une

addition qui sert de substitut aux gravillons [29].

http://www.ciment.wikibis.com/beton.php

http://www.ciment.wikibis.com/coffrage.php

http://www.bonne-mesure.com/viscosite.php


39

Figure II- 1 : (a) Composition d'un béton ordinaire (BO) et d'un BAP,

(b) Aspect à l'état frais d'un BO plastique et d'un BAP [35].

3- Les avantages du B.A.P Un BAP est donc un béton qui présente des caractéristiques rhéologiques telles qu’il se met en

place sous son propre poids, en restant homogène, sans aucune vibration. Les avantages d’un tel

béton sont les suivants [29] [30] [31]:

pour la mise en œuvre :

• rendements améliorés et exécution plus rapide;

• Suppression de la vibration et donc diminution notoire des nuisances sonores et de

l’usure des moules métalliques et des coffrages ;

• Meilleures conditions de travail, ce qui permet d’attirer une main d’œuvre qui

n’appréciait pas toujours les conditions de travail « bruyantes » ;

• Possibilité de couler des bétons dans des endroits inaccessibles ;

• Possibilité de couler des voiles de grande hauteur en une seule opération.

Une économie de mains d’œuvres (la réduction du coût de la main d’œuvre) et un

meilleur enrobage des armatures.

Facilité de bétonnage d’éléments exigus.

Sur la qualité du béton :

• Parfait remplissage des éléments fortement ferraillés ;

• Obtention d’une bonne qualité de parement (surface de béton lisse et donc moins de

pores en surface) ;

a

GRAVILLONS

SABLE

CIMENT

EAU (PALSTIFIANT)

GRAVILLONS

ADDITION

EAU

(SUPERPALSTIFIANT)

SABLE

CIMENT

Granulats

Pâte

BO BAP

Constituants ≥ 4 Constituants ≥ 6

b


40

• Et d’une manière générale, obtention d’une meilleure qualité du béton, in situ,

pratiquement indépendante du savoir-faire des ouvriers durant la réalisation ; cela va

dans le sens d’une durabilité accrue des ouvrages.

• Diminution de risque de fissuration.

• Une bonne planimétrie du support fini.

Concernant la conception :

• Permet d’envisager de nouveaux types d’éléments en béton ;

• Possibilité d’intégrer des réservations dans le coffrage.

4- Les inconvénients du B.A.P Le désavantage principal de ce béton est qu’il entraîne un accroissement du coût des matières

premières (additions, adjuvants), de la fabrication et du contrôle [29].

5- Constituants du béton

5-1- Le ciment :

Le ciment est un liant hydraulique qui se présente sous la forme d’une poudre minérale fine

s’hydratant en présence d’eau. Il forme une pâte faisant prise qui durcit progressivement à l’air ou

dans l’eau. C’est le constituant fondamental du béton puisqu’il permet la transformation d’un

mélange sans cohésion en un corps solide [36].

5-2- Les granulats :

Les granulats (sables, gravillons et cailloux) constituent le squelette du béton. Ils doivent être

chimiquement inertes vis-à-vis du ciment, de l’eau et de l’air. Les formations géologiques à partir

desquelles il est possible de produire des granulats à béton peuvent être d’origine détritique

(essentiellement alluvionnaire), sédimentaire, métamorphique ou éruptive. Selon leur origine, on

distingue les granulats roulés, extraits de ballastières naturelles ou dragués en rivière ou en mer, et

concassés, obtenus à partir de roches exploitées en carrière [36].

5-3- Les fillers :

Les fillers calcaires sont des produits secs finement divisés obtenus par broyage industriel des

roches calcaires. Les dimensions des particules de fillers s'étendent de quelques à quelques

dizaines de , déterminées en utilisant la granulométrie lazer. Parmi ces caractéristiques, deux sont

particulièrement significatives [26] :

- une teneur minimale en carbonates totaux (calcaire + dolomite) ainsi qu'une teneur minimale

en carbonate de calcium CaCO3,

- Une valeur minimale de l'indice d'activité.

5-4- L’eau :

De façon générale, l’eau de gâchage doit avoir les propriétés de l’eau potable. Il est exclu

d’employer de l’eau de mer, qui contient environ 30 g/l de chlorure de sodium, pour la fabrication de

bétons armés ou précontraints [36].

5-5- Les adjuvants

Les adjuvants sont des produits chimiques incorporés au béton frais en faibles quantités (en

général moins de 3% du poids de ciment, donc moins de 0,4% du poids du béton) afin d’en améliorer


41

certaines propriétés. Leur efficacité est liée à l’homogénéité de leur répartition dans la masse du

béton [36].

6- Influence des paramètres de formulation sur les propriétés à l´état frais

6-1. Influence des granulats sur les propriétés des BAP:

Il est possible d'utiliser des granulats concasses ou roules pour la formulation des BAP.

Toutefois, comme les gravillons sont à l’ origine du blocage du béton en zone confinée, pour cette

raison il faut d'optimiser le volume et le diamètre des granulats. D'un autre cote, le dosage du béton

doit être suffisant pour contribuer à la compacité du squelette granulaire, donc limité la quantité de

liant nécessaire pour obtenir l'ouvrabilité et la résistance souhaitée. En général, ces considérations

conduisent à adopter un rapport gravillon/sable de l'ordre de 1 dans les BAP.

Plusieurs études ont été réalisées afin de déterminer les quantités optimales en gros granulats

capables de donner un maximum de déformabilité et d’ouvrabilité au béton.

Selon Yurugi et all. (Cité par [35]) : le volume des gros granulats dans le béton est le facteur le

plus important pour le contrôle de la maniabilité et de la capacité de remplissage : plus la teneur en

gros granulats augmente et plus la capacité de remplissage diminue.

Okamura et all. (Cité par [35]) : mentionnent que le premier point dont il faut tenir compte

lors de la formulation d’un BAP est de limiter la teneur en gros granulats car les bétons frais à faibles

dosages en granulats se caractérisent généralement par une haute résistance à la ségrégation.

Khayat et all. (Cité par [35]) : ont déterminé les quantités optimales en gros granulats et en

sable capables d’améliorer la fluidité des mélanges de béton en présence d’un agent colloïdal et de

superplastifiant. La quantité des granulats a été de 300 L/m3 avec une teneur de 70% de granulats de

diamètre maximum 14 mm et 30% de diamètre maximum 20 . Quant à la quantité de sable, elle

correspondait à un rapport Sable/Pâte (volumique) de 0,6.

Nagataki et all. : ont étudié 18 formulations de béton autoplaçant. Ces bétons de rapport E/C

de 0.45 contiennent différentes teneurs en gros granulats concassés de diamètre maximum 20 mm

(de 24.5 à 34.5%), avec un dosage en ciment portland normal variant de 390 à 450 Kg/m3. les

teneurs en superplastifiant (naphtalène) et en agent entraîneur d’air sont respectivement 3 et

0.033% de la masse du ciment. Les bétons développés ont été évalués vis-à-vis de la fluidité

(diamètre d’étalement), la résistance à la ségrégation (essai de stabilité au tamis) et la capacité de

remplissage des coffrages ferraillés. Egalement les caractéristiques rhéologiques des mortiers

correspondants aux bétons étudiés ont été évaluées par la détermination de la viscosité et du seuil

de cisaillement [35].

Toutou et Roussel : ont montré que d’une manière générale la fluidité des bétons de type

autoplaçant augmente lorsque le volume des inclusions granulaires diminue car les contacts

granulaires ont diminué.

Les études ont montré que le fait de diminuer la taille des granulats concassés jusqu’à un

diamètre de 13 mm n’affecte pas la résistance à la compression pour des bétons [35].


42

6-2. Influence des fillers calcaires sur les paramètres rhéologiques des BAP :

Pour leur assurer une maniabilité suffisante tout en limitant les risques de ségrégation et de

ressuage, les BAP généralement contiennent une quantité de ciment et de fines de l'ordre de 500

kg/m3 de dimension inférieure à 80 [35].

L’utilisation des fillers calcaires est intéressante sur le plan rhéologique car ils sont d’une part

moins réactifs à court terme que le ciment, ce qui permet d’avoir un temps prolongé d’ouvrabilité et

d’autre part, la combinaison de plusieurs matériaux cimentaires ayant des granulométries différentes

permet aussi d’améliorer la granulométrie totale des particules fines ainsi que celle du mélange de

béton. Ceci favorise l’augmentation de la stabilité et l’accroissement de la déformabilité du béton

[35].

A. Ghezal: a formulé deux bétons autoplaçant avec différents pourcentages en fumée de silice

et de fillers calcaires dont la dimension des particules est de l'ordre de 3 et un ciment portland.

Les auteurs ont constaté que les deux bétons présentent des paramètres rhéologiques acceptables

mesurés avec le rhéomètre IBB (rhéomètre utilisé à l'université de Sherbrooke), et les valeurs de la

capacité de remplissage mesurées avec l'essai du caisson sont très satisfaisantes [35].

Ogawa et all. : ont développé des formulations de bétons fluides (Détal = 650 ± 30 mm) qui

présentent de faibles pertes d'étalement au cours du temps (maximum 30 mm après 60 min.). Ces

bétons de rapports E/C = 0,55 ± 5%, contiennent du filler calcaire, un volume de la pâte supérieur à

300 L, des granulats concassés de diamètre maximum 20 mm, un rapport volumique de Sable /

Granulats de 51 ± 1%, 8 kg/m3 de superplastifiant (Naphtalène) et 3 kg/m3 d'agent colloïdal à base

de polyacrylate. Ils ont trouvé que pour un remplacement de 20% du volume des granulats par le

filler calcaire, on obtient les meilleures fluidités. De même qu'ils ont obtenus de bonnes résistances à

la ségrégation et au ressuage [35].

Zhu et Gibbs : ont étudié l’influence de différents types de filler calcaire. Dans le cas des pâtes

de ciment, le type de filler utilisé ne semble pas avoir d’influence sur l’étalement. Par contre, si on

s’intéresse au béton, ils montrent que le type de filler a une forte incidence sur la quantité de

superplastifiants pour un étalement donné. En effet, le filler à base de craie demande plus

d’adjuventation que le filler calcaire. La différence intervient dans la présence d’impuretés, la

compacité et le processus d’absorption. Malgré cela, quel que soit le type de filler utilisé, leurs

résultats montrent que plus il y a de filler en remplacement du ciment, moins il faut de

superplastifiants pour atteindre un étalement donné.

6-3. Influence des superplastifiants sur les propriétés des BAP :

L’action principale des superplastifiants est de défloculer les grains de ciment. Une action de

répulsion électrostatique agit en neutralisant les charges électriques présentes à la surface des grains

et/ou par répulsion stérique en écartant les grains les uns des autres, grâce à des chaines

moléculaires très longues. L’eau piégée par les flocs est de nouveau disponible pour la maniabilité du

béton (voir Figure II.2). Il est alors possible de mettre en œuvre des bétons très fluides, avec des

rapports E/C faibles [38]. Ceci permet de libérer une partie de l'eau qui a été piégée par les grains de

ciment floculés et diminue ainsi les frictions intergranulaire. On assistera alors à une amélioration de

l'ouvrabilité du béton [35].


43

En général, les superplastifiants utilisés dans les formulations des BAP sont du type poly

mélamine sulfoné, poly carboxylate ou de naphtalène sulfonâtes [29].

Figure II- 2: Action des superplastifiants- Défloculation des grains de ciment [29].

Y.Miura et al. Ont étudié les propriétés d'un mortier autoplaçant avec un nouveau fluidifiant

constitué d'un mélange de deux polymères. Les auteurs ont comparé les propriétés rhéologiques

d'un mortier de E/C = 0,5 adjuvanté par le FPC, un fluidifiant de type poly carboxylate PC et un

fluidifiant de type naphtalène sulfonâtes NS. Que celui d'un NS. Par ailleurs, la viscosité plastique est

plus élevée avec le FPC [35].

Kazuhisa et al. Ont utilisé un nouveau fluidifiant, le NPC, dans les formulations des BAP, les

auteurs ont aussi comparé le NPC avec d'autres fluidifiants comme le NS et le MS. Ils remarquent que

l'étalement est augmenté significativement pour un rapport E/C compris entre 0,3 et 0,4 lorsque le

NPC est augmenté de 0,05% à 0,1% [35].

N. BOUHAMOU et al. Ont étudié un béton autoplaçant avec différents pourcentages en superplastifiant (0.5, 1 et 1.5 % de superplastifiant dosage par rapport à la masse de ciment). Ils ont montré que [37]:

Le premier effet du superplastifiant est évidemment d'augmenter l'étalement du béton,

Sur la ségrégation statique : on peut noter que l'augmentation du dosage en superplastifiant a engendre une augmentation du taux de ségrégation. Ceci confirme l'influence positive de ce produit vis-à-vis de la ségrégation statique du BAP,

Le volume d'eau de ressuage augmente lorsque le dosage en superplastifiant augmente. L'une des explications avancées est l'augmentation de la viscosité de l'eau due au superplastifiant.

Sugamata et all. ont étudié l’influence de déférents superplastifiants et de leurs dosages sur le

maintien rhéologique dans le temps d’un mortier. Leurs résultats montrent que l’augmentation du

dosage de superplastifiants n’a plus d’influence sur la fluidité du mortier à partir d’une certaine

valeur [38].

7- Les Approches de formulation des BAP:

La formulation des bétons autoplaçant peuvent varier considérablement d'un pays à L’autre

Cela, en raison d'une part des caractéristiques des matériaux constituants disponibles régionalement

et, d'autre part, en raison de la philosophie prévalant sur le plan national. On présente ci-dessous

quelques approches de formulation [35].


44

7-1. L’approche basée sur l'optimisation des mortiers :

Cette méthode, proposée initialement par des chercheurs Japonais, Elle perment l’obtention

de formulations fortement dosées en ciment et conduit à des volumes de pates importants. Les

bétons qui en découlent sont sous dosés en granulats, surdosés en liant et économiquement peu

viables.

La méthode repose sur les concepts suivants [35] :

Quantité de gravillons limitée à 50 % de leur compacité (rapport entre le volume de grains le

volume total du système grains + vides) afin de minimiser les risques de blocage.

Volume du sable arbitraire de l’ordre de 40% du volume total de mortier.

Rapport

et dosage en superplastifiant optimisés à partir d’essais sur mortiers en

effectuant des essais d’étalement au mini-cône et au V-funnel. Ces essais permettent de

calculer deux paramètres :

et

Ou : D est l’étalement,

D0 est le diamètre inférieur du cône et t est le temps d’écoulement du mortier.

7-2. L’approche basée sur l'optimisation du volume de pâte :

Le béton est considéré ici comme un mélange bi-phasique, avec une phase solide les granulats,

et une phase liquide, la pâte. Dans le cas d'un BAP, la pâte joue un rôle prédominent. Oh et al

introduisent la notion d'excès de pâte schématisée sur la figure II-3. La formulation consiste à

déterminer la quantité de pâte en excès optimale pour fluidifier le BAP et limiter les problèmes de

blocage [35]. Cette méthode développée par Van Bui et Montgomery consiste à minimiser la

quantité de la pâte tout en répondant simultanément à deux critères :

Fluidité de la pâte : ce critère conduit à définir un volume minimal de pate décrit par l’équation

suivante :

(

)

Où D moyen est le diamètre moyen des granulats (mm), e mini est la distance minimale entre les

granulats nécessaire pour fluidifier le béton.

Introduction d’un volume limite de granulats, , de taille di, volume au-delà duquel le béton ne

s’écoule plus en milieu confiné.

Figure II- 3: Notion d'excès de pâte : La pâte remplit la porosité (1) et écarte les granulats (2)[29].


45

Oh et al ont obtenu par l'expérience des équations reliant l'épaisseur de la pâte autour des

granulats et les constantes du modèle de Bingham (seuil de cisaillement et viscosité) du béton,

exprimées par rapport à celles de la pâte. Lors de la formulation, il faut d'abord optimiser et

caractériser la rhéologie de la pâte, puis déterminer à l'aide de ces équations la proportion minimale

de pâte nécessaire pour fluidifier le béton. Les auteurs ne proposent pas de méthode pour doser la

pâte par rapport au blocage [35].

Il existe une approche similaire du dosage de la pâte mise au point par Tangtermsirikul,

Petters-soa et Bai [35]. Cette fois, deux critères, calés aussi expérimentalement, sont proposés ; un

volume de pâte minimal vis à vis de la fluidité, et un volume de pâte minimal vis à vis du blocage.

7-3. L’approche basée sur l'optimisation du squelette granulaire :

La formulation des bétons peut passer par une optimisation de la porosité du système formé

par les grains solides, du ciment aux gravillons. Il est connu par exemple que la résistance à la

compression augmente avec la compacité de la pâte. L'ouvrabilité est elle aussi tributaire de

l'arrangement du squelette granulaire.

De la figure II-3, en considérant maintenant que la phase interstitielle est l'eau de gâchage, et

non plus la pâte. Plus la quantité d'eau qui écarte les grains (2) est importante, plus la suspension est

fluide. A quantité d'eau constante, si on minimise la porosité (1) de l'empilement de grains, on

maximise en conséquence le volume d'eau disponible pour fluidifier le mélange. Cet exemple simple

nous montre le lien entre compacité et rhéologie.

7-4. Approche basée sur un plan d'expérience :

Le nombre de constituants d'un BAP est tel que l'utilisation d'un plan d'expérience est

intéressante pour connaître l'effet des paramètres de composition.

Khayat et al (Cité par [35]) ont réalisé une telle étude avec les facteurs suivants : le volume de

gravillons, la masse de fines (C+A), le rapport massique eau sur fines E/(C+A), la masse de

superplastifiant et la masse d'agent de viscosité. Chaque facteur a été varié sur une plage

comportant cinq points, ce qui élève le nombre de compositions testées à 25. Au final, les auteurs

fournissent les modèles obtenus, notamment l'étalement et le taux de remplissage, en fonction des

différents facteurs. Ces modèles ne sont exploitables que pour les constituants utilisés dans l'étude.

Plus qu'une méthode de formulation, cette approche fournit surtout un support pour corriger une

formule ne répondant pas, par exemple, aux critères de l'AFGC.

7-5. L’approche basée sur l'utilisation du mortier du béton équivalent MBE :

L'approche du Mortier de Béton Equivalent (MBE) a été initialement développée au CTG

(Guerville, France) pour faciliter la sélection des adjuvants lors de la formulation d'un béton, en

utilisant des tests sur mortier au lieu de tests sur béton. En fonction des essais préalables réalisés, les

résultats obtenus peuvent être utilisés de façon qualitative ou quantitative. L'expérience accumulée

au cours des dernières années dans de nombreuses applications industrielles a confirmé la validité

de cette méthode. Cependant, l'ensemble de ces exemples concernait des bétons d'ouvrabilité

classique [35].


46

8- Essais et techniques de caractérisation des BAP à l’état frais: Il existe de nombreux procédés pour effectuer le contrôle de ces propriétés sur béton frais.

Pour pouvoir le qualifier d'autoplaçant, il faut s'assurer que le béton possède une très bonne

capacité de remplissage qui résulte d'une déformabilité et d'une résistance à la ségrégation

adéquates.

Initialement provisoires, ces recommandations sont devenues par la suite des essais de

référence pour valider une formule de BAP. L’ouvrabilité des bétons autoplaçant se décompose en

trois caractéristiques;

La mobilité en milieu non confiné (décrit par l’essai d’étalement) ;

La mobilité en milieu confiné (décrit par la boite en L) ;

La stabilité ‘résistance à la ségrégation et au ressuage’(décrit par l’essai de

stabilité au tamis).

8-1. Essai d’étalement

L’essai d’étalement s’est imposé comme l’essai le plus facile à réaliser, il permet de mesurer la

consistance du béton. La fluidité des BAP peut être caractérisée par la mesure de l’étalement au cône

d’Abrams (essai d’étalement ou slump flow). Des valeurs cibles de l’ordre de 600 à 750 mm (pas de

s´ségrégation visible en fin d’essai c’est-à-dire pas d’amoncellement de gros granulats ni d’auréole de

laitance) correspondent à l’étalement moyen conseillé d’un BAP. La valeur cible d’étalement doit

être définie en fonction des caractéristiques de la formulation et des conditions et méthodes de mise

en œuvre. Cet essai caractérise la mobilité du BAP en milieu non confiné. Il permet en particulier de

vérifier la fluidité du béton lors de sa réception sur chantier [31].

8-2. Essai de la boite en L (Lbox)

Cet essai permet de caractériser la mobilité en milieu confiné, c’est-à-dire la ségrégation

dynamique.

La partie verticale du L (voir Figure II-4) est remplie de béton en une seule fois. Après

ouverture de la trappe, le béton s’écoule à travers un ferraillage standard (39 mm entre 3 barres Ø

14) qui correspond à des ouvrages très ferraillés mais qui peut être éventuellement allégé [31].

Pour que le BAP soit accepté, le taux de remplissage de la boîte en L (rapport des hauteurs H2/H1, voir figure II.4) doit être supérieur à 0,8[31].

Figure II- 4 : Essai de la boite en L.

Volet

60

0 m

m

H1

150 mm

Armature 3 barres Ø

14

H2


47

8-3. Essai de stabilité au tamis

Appelé aussi essai de caractérisation de la ségrégation des bétons autoplaçant, il vise à

qualifier les bétons autoplaçant vis-à-vis du risque de ségrégation (figure II-5). Il peut être utilisé en

phase d’étude de formulation d’un béton autoplaçant en laboratoire, ou pour le contrôle de

réception de la stabilité du béton livré sur chantier [31].

Cet essai complète les essais permettant d’apprécier la mobilité, en milieu confiné ou non, en

caractérisant la stabilité. Il consiste à évaluer le pourcentage en masse de laitance ( ) d’un

échantillon de béton (4,8 ± 0,2 kg) passant à travers un tamis de 5 . Les critères d’acceptabilité

d’une formulation d’un béton autoplaçant sont divisés en trois classes [31]:

0% ≤ % ≤ 15 % : stabilité satisfaisante,

15% < % ≤ 30 % : stabilité critique : essai de ségrégation à réaliser in situ,

% > 30 % : stabilité très mauvaise : ségrégation systématique, béton

inutilisable.

Figure II- 5: Essai de stabilité au tamis [31].

Conclusion Les bétons autoplaçant sont des nouveaux bétons qui représentent de nombreux avantages à

l’état frais tel que la fluidité, homogénéité, stabilité et mobilité en milieu confiné et non confiné. Les

méthodes classique de formulation du béton ne sont pas adaptée pour le béton autoplaçant, car

elles ne prennent pas en compte ni les adjuvants ni les additions, alors que ce sont des composants

essentiels d’un BAP. La formulation est donc basée sur l’expérience acquise ces dernières années, il

existe plusieurs approche de formulation qui varient d’un pays à l’autre cela est dû d'une part aux

caractéristiques des matériaux constituants disponibles régionalement et, d'autre part, en raison de

la philosophie prévalant sur le plan national.

Les bétons autoplaçant offrent un grand nombre de possibilités très intéressantes dans de

nombreux domaines les constructions construction civil, ouvrages d'art, renforcement et réparation

des ouvrages. Et comme nous le savons, la corrosion présente un des importants phénomènes

influençant sur la durabilité des constructions en béton armé et diminue sa durée de vie.

Notre étude porte sur la propagation de la corrosion des armatures et son influence sur les

propriétés mécanique des éléments en béton autoplaçant armé.

Chapitre 3 : Processus expérimentale

48

Introductions

Dans cette partie, nous présentons les matériaux et des méthodes utilisées pour la

réalisation des différents essais expérimentaux de notre programme de recherche. Le

premier objectif de notre projet est l’évaluation, et l’amélioration de la compréhension des

mécanismes de la corrosion des armatures dans un béton autoplaçant et son influence sur le

comportement mécanique des poutres. Le deuxième objectif est la simulation d'un essai de

corrosion par l'élimination partielle de l'adhérence entre l'acier et le béton avec

l’introduction de gaine plastique autour des barres de résistances, ainsi que l’aspect

corrosion mécanique est abordé dans ce cas de gainage.

1- Problématique

La revue de cette documentation scientifique a permis de cerner quelques lacunes sur

les sujets suivants :

Quel est l’effet de la corrosion sur le comportement ultime des poutres en BA

soumis à la flexion,

Evaluation du processus de la corrosion,

Quel est l’effet de la perte d’adhérence (position et taille de zone) entre le béton et

l’acier sur les le comportement des poutres en BA.

2- Programme expérimental

Le programme expérimental est présenté dans le Tableau III-1. Les bétons produits

pour chacun des objectifs généraux du projet y sont présentés. Les différents essais réalisés

sur chacun des bétons produits dans le cadre de ce projet y sont également présentés. Le

nombre total des poutres réalisé égale 28, elles sont réalisées selon 6 types.


49

Ob

ject

ifs

Typ

e d

es P

ou

tre

Mél

ange

s u

tilis

és

No

mb

re

Essais de caractérisation du béton

état frais état durci

Etal

emen

t

Bo

ite

en L

V f

un

el

Co

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sio

n a

ccé

léré

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Éval

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l’eff

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de

la

corr

osi

on

su

r le

com

po

rtem

ent

des

élé

men

ts

fléc

his

Type CA1 BAP 1 8

X

X X X X X

Type CA2

BAP 1 2

X

X X X X X

Épro

uve

tte

T- p

ou

r la

com

par

aiso

n d

es

résu

ltat

s

CS

Type A BAP 2 6

X

X X X X

Éval

uat

ion

de

l’eff

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dim

inu

tio

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n

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er/b

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n)

sur

le

com

po

rtem

ent

des

élé

men

ts f

léch

is CS

Type B

BAP 2 4

X

X X X X

CS Type C

BAP 2 4

X

X X X X

CS Type D

BAP 2 4

X

X X X X

Tableau III- 1 : programme expérimentale.

3- Méthodologie

Dans cette partie, nous présentons la méthodologie d’essai retenue pour les

différentes parties du projet qui sont énumérées de la manière suivante :

vérification de compatibilité des propriétés du béton autoplaçant à l’état frais,

Initiation d'un essai de corrosion accéléré,

influence de corrosion sur le comportement mécanique des poutres,

influence de la diminution de section adhérence (acier/béton) sur le comportement

mécanique des poutres.

Présentation et comparaison des faciès des fissures.


50

3-1- Caractéristiques des matériaux utilisés

Les caractéristiques des différents constituants qui ont été utilisé au laboratoire de

génie civil sont présentées en Annexe 1. Toutefois, nous rappelons succinctement les

différents constituants :

Un ciment du type CEM II/A de Hamma bouziane,

Des fillers calcaires UF20 de la carrière ENG d’El-Khroub,

Tous les granulats utilisés proviennent de l'Entreprise Nationale des Granulats

(ENG) d’El-Khroub,

Un superplastifiant Medaplast SP40 de Granitex,

Acier :

l’acier doux (rond lisse) de diamètre de 6 et Fe400,

l’acier écroui (Haute Adhérence) de diamètre de 8 et Fe400.

L'eau du robinet du laboratoire de génie civil de l'université Mentouri de Constantine.

3-2- Mélanges du BAP

Dans le cadre de cette étude, deux types de mélange de béton ont été analysés. Les

deux types de béton Ont la même formulation, la seule différence entre les deux mélange

est l'ajout d’un pourcentage de dans le premier (soit 5 % du poids de ciment). Ces

mélanges ont les rapports suivants : eau/ciment de 0,528, eau/liants de 0,357 et

gravier/sable de 1,1.

La formulation que nous utilisons a été définie dans la thèse de doctorat de Dr.

BENSEBTI Salah Eddine (Université Mentouri 2008). Nous avons modifié un seul paramètre

dans cette formule qui est le diamètre maximal des granulats, nous avons utilisé un diamètre

maximum égal à 12,5 au lieu de 15 utilisé dans la thèse cité. Cette diminution du

diamètre des granulats est due au petit espacement entre les armatures transversales et le

coffrage (14mm) rendant le passage des granulats de gros diamètres difficile. Gravier : 3/8 : (60% du poids total du gravier)

8/12,5 : (40% du poids total du gravier)

Matériau

Formulation

Eau

L /m3

Ciment kg/m3

Sable (0-3) kg/m3

Gravier kg /m3

Adjuvants % P.c. kg/m3

Ultra fines UF20 kg/m3

Na Cl 5 % P.c. kg/m3 3/8 8/12,5

BAP 1 211 400 762 433 289 9,6 200 20

BAP 2 211 400 762 433 289 9,6 200 0

P.c. : poids du ciment.

Tableau III- 2: dosage des constituants des différents mélanges du BAP.

3-3- Équipement utilisé

3-3.1. Fabrication des bétons

Les mélanges de BAP ont été préparés à l’aide d’un malaxeur à mouvement circulaire. L’appareil a une capacité maximale de 180 litres. Le malaxeur est présenté à la Figure 1


51

Figure III- 1 : Malaxeur à mouvement circulaire.

3-3.2. Essais de compression et de flexion

Les essais de compression et de flexion sont effectués avec un appareil de marque

Controls effectuant plusieurs types d’essai existant dans laboratoire de génie civil de

l’Université Mentouri Constantine. La machine est représentée dans la figure suivante :

Figure III- 2 : machine des essais de compression et de flexion.

3-4- Présentation des éprouvettes :

Les poutres sur lesquelles nous allons réaliser notre étude sont des poutres en béton

armé, et des éprouvettes cylindriques (de diamètre 16cm et d’une hauteur de 32cm) utilisé

dans le but de connaitre la résistance à la compression du béton qui va être coulé sur ces

poutres.


52

3-4.1. Dimensionnement et préparation de ferraillage des poutres

Les Poutres sur lesquels nous allons réaliser notre projet sont des poutres en BA de

section 10x10 cm et de longueur 90 Cm. L’enrobage que nous utiliserons est de l’ordre de 2

cm, les armatures longitudinales sont des armatures de hautes adhérences de diamètre T8

et les armatures transversales sont des armatures lisses de diamètre Ø6.

3-4-1.1. Préparation des ferraillages :

a- Ferraillage longitudinal :

Les armatures longitudinales, ont été obtenues après avoir coudé (un ancrage de 4 cm

par coté) des barres haute adhérence faisant 94cm de longueur et d’un diamètre de T8. Le

coudage des armatures est fait sur une table de ferraillage qui été fabriqué

traditionnellement par nous-même.

Figure III- 3 : Représentation du ferraillage des armatures longitudinal.

b- Ferraillage transversal :

Les armatures transversales sont des cadres de forme carrée de dimension 7,2x7,

2 , elles ont été obtenues après avoir coudé des armatures rondes lisses de diamètre de

6 .

Figure III- 4 : Représentation du ferraillage des armatures transversales.

7,2

cm

7,2 cm

3cm


53

c- Préparation des gaines

Les gaines que nous avons utilisés sont des tubes de plastique d’une épaisseur de

(appelé tuyau de niveau). Nous avons coupé des morceaux de 5 cm de longueur voir

figure III-5, et on les a mis au niveau des armatures inferieures selon les cas à étudie.

Figure III- 5 : Préparation des gaines de plastique. 3-4-1.2. Description et ferraillage des poutres

Le ferraillage utilisé est représenté à la figure suivante :

- Ferraillages des Poutres type A, Type CA1 et Type CA2

Figure III- 6 : Schéma de ferraillage des poutres type A, Type CA1 et Type CA2

Figure III- 7 : Représentation du ferraillage des poutres.


54

- Ferraillages des Poutres CS type B

Figure III- 8 : Schéma de ferraillage des poutres CS type B - Ferraillages des Poutres CS type C

Figure III- 9 : Schéma de ferraillage des poutres CS type C

- Ferraillages des Poutres CS type D

Figure III- 10 : Schéma de ferraillage des poutres CS type D

3-4.2. Préparation de coffrage

- Coffrages des poutres

Nous avons utilisés deux types de coffrage, le premier est un coffrage métallique (2

moules prêtés de Pr. HOUARI H.) et le deuxième type de coffrage en bois (8 moules), ces

coffrages ont été fabriqués par nous-même. Nous avons enduit avec de l'huile afin

d’éliminer toute adhérence entre le béton et le coffrage.


55

Figure III- 11 : Coffrage utilisé pour le coulage des poutres.

- Les éprouvettes cylindriques

Les éprouvettes cylindriques de diamètre 16cm et d’une hauteur de 32cm sont

Conformément à la norme NF P18-406.

Figure III- 12 : Eprouvette cylindrique après 24H du coulage.

- Malaxage :

Le béton a été fabriqué dans le malaxer que nous présenté au début ce chapitre, la

méthode utilisé pour le malaxage est la suivante :


56

CIMENT

SABLE 0/3

MALAXAGE SECHE

PENDANT 1 MIN.

AJOUTE Lentement EAU

+ ADJ. pendant 1 min.

MALAXAGE PENDANT 2 MIN.

2 MINUTES

COULAGE DES EPROUVETTES COULAGE DES POUTRES ESSAI A L’ETAT FRAIS

UF20

Figure III- 13 : Procédé de coulage du BAP 1

𝑵𝒂𝑪𝒍

GRAVIER 3/8 + 8/12,5

HUMIDIFICATION DU MALAXEUR AU MOYEN D’UNE EPONGE

PESEE DES DIFFERENTS CONSTITUANTS

CIMENT SABLE 0/3

MALAXAGE SECHE

PENDANT 1 MIN.

AJOUTE Lentement EAU +

ADJ. pendant 1 min.

MALAXAGE PENDANT 2 MIN.

2 MINUTES

COULAGE DES EPROUVETTES COULAGE DES POUTRELLES ESSAI A L’ETAT FRAIS

UF20

Figure III- 14 : Procédé de coulage du BAP 2

GRAVIER 3/8 + 8/12,5

HUMIDIFICATION DU MALAXEUR AU MOYEN D’UNE EPONGE

PESEE DES DIFFERENTS CONSTITUANTS


57

4- Essais :

4-1. Essai sur béton à l’état frais :

Les essais que nous avons réalisés au cours de notre projet, les détails de chacun sont

présentés comme suivent :

L’essai d’étalement (La mobilité en milieu non confiné) ;

La boite en L (La mobilité en milieu confiné) ;

La stabilité au tamis (Résistance à la ségrégation et au ressuage).

4-1-1. Essai d’étalement :

Cet essai s’effectue comme un essai d’affaissement au cône Abrams selon la norme

NFP18-451 (voir Figure III-15). Cependant l’affaissement étant toujours supérieur à 25 cm,

on mesure le diamètre moyen (moyenne sur deux diamètres orthogonaux) de la galette de

béton obtenue au bout d’une minute, ainsi que le temps nécessaire à l’obtention du

diamètre d’une galette de 50 cm de diamètre.

Figure III- 15 : Essai d’étalement au cône d’Abrams.

4-1-2. Essai de la boite en L

On remplit la partie verticale du L (voir Figure III-16) de béton en une seule fois. Après ouverture de la trappe, le béton s’écoule à travers le ferraillage, lorsque l'écoulement du béton est terminé en mesurer les hauteurs du béton aux niveaux des deux extrémités de la boites L (H1 et H2).


58

Figure III- 16 : Essai de la boite en L.

4-1-3. Essai de stabilité au tamis

A la fin du malaxage, 10 litres de béton sont prélevés dans un seau. Apre 15 min

d’attente, une quantité de 5Kg environ, pesée avec exactitude, est versé d’une hauteur de

50 cm ± 5 cm sur un tamis de mailles 5mm. Apres 2 min plus tard, on pèse le fond avec la

laitance ( ) et on détermine le poids de la laitance

Enfin on calcule le pourcentage en masse de laitance par rapport à la masse de

l’échantillon

Figure III- 17 : Essai de stabilité au tamis.

4-2. Essai sur béton a l’état durci :

4-2-1. Essai de résistance à la compression :

Les essais de résistance en compression sont réalisés sur des cylindres de béton coulés

dans des moules prévus à cet effet et sont conformes à la norme NF P 18-406, NA 427. Les


59

essais de résistance en compression étaient habituellement réalisés à 28 jours de maturité.

La vitesse de chargement est constante (0,5 ). Les éprouvettes sont conservées sans

être déplacées pendant 24 heures. Après démoulage, les éprouvettes sont conservées

jusqu’à réalisation des essais dans le même milieu ambiant au niveau de laboratoire.

Figure III- 18 : Représentation de l’essai de compression.

4-2-2. Essai de simulation de corrosion (CS) :

Pour représenter une corrosion d’étendue variable, il faut prendre en compte la

dégradation de section et la perte d’adhérence. L’effet de la perte de section peut être

aisément quantifié par un calcul éléments finis, contrairement à l’effet de la perte

d’adhérence (position et taille) par manque de résultats expérimentaux. Pour cette raison

nous avons analysés l'effet de la perte d'adhérence sur le comportement des poutres en

béton autoplaçant armé.

Pour effectuer cette perte d’adhérence nous avons entouré les armatures tendues

avec des gaines sur différentes parties. La première poutre (type B) au niveau d’application

de la charge afin de supprimer l’adhérence entre l’acier et le béton sur les parties les plus

sollicités (figure III-19), la seconde (type C) au niveau d’application de la charge et au milieu

de la poutre ou la flèche est maximale(figure III-20). Enfin le type D au milieu de la poutre et

aux niveaux des appuis qui est une zone soumise au cisaillement, maximal (figure III-21).


60

Figure III- 19: Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS Type B).

Figure III- 20 : Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS Type C).

Figure III- 21 : Schéma de répartition de l’annulation d’adhérence le long des armatures tendues (CS Type D).

4-2-3. Essai de corrosion accéléré :

4-2-3-1. Essai de corrosion accéléré par voie sèche :

Cet essai a été effectué sur deux poutres coulées avec le premier mélange du béton

BAP 01 qui est un béton salé, Nous avons laissés ces poutres dans un endroit qui est

relativement sec jusqu’à la réalisation de l’essai de flexion (28 jours). Les armatures de

traction ont été trempées dans l’acide sulfurique.

F/2 F/2

F/2 F/2

F/2 F/2


61

4-2-3-2. Essai de corrosion accéléré par voie humide.

L’essai de résistance à l’initiation de la corrosion est un essai développé durant ce

projet, mais grandement inspiré par un essai déjà utilisé à l’Université de Sherbrooke

*Lamothe, 1991 et Petrov, 1998+ et à l’Université Laval *FRÉDÉRIC GAGNON 2004+. Les

poutres de béton sont disposées de façon à former un bassin d’eau salée. Les bassins

permettent d’extraire 4 poutres. Dans le but d'initier et d’évaluer la corrosion des armatures

qui son disposé dans ces poutres.

La procédure de réalisation

- Matériels

Acide sulfurique 10%

Tubes de silicone

Feuilles de polystyrène

Sel

Fils électriques

Source de courant continu de 5V

Résistance de 1 Ohm

- Procédure

Nous avons mis des fils électriques aux armatures inferieures (voir Figure III-22) pour le

but est de mesurer le courant qui passe à travers les armatures, donc évaluer le degré de

corrosion des armatures.

Figure III- 22 : Fixation des fils électriques aux armatures de traction.

Les aciers d’armatures doivent être trempé avec de l’acide sulfurique 10% avant le coulage du béton voir Figure III-23. Le trempage dans l’acide est éliminé toute tâche de graisse susceptible de fausser les résultats, il permet également d’éliminer la couche passive formée à la surface de l’acier.


62

Figure III- 23 : trempages des armatures inferieur dans l’acide sulfurique.

Nous déposons 4 poutres sur une membrane de plastique, qui est placé sur une plaque de verre de façon à former un bassin rectangulaire (Figure III-24). Les poutres sont fixés à la membrane avec de la silicone. La silicone est appliquée de façon à former des zones rectangulaires (Figure III-25). Les joints entre les poutres doivent être bien étanchés avec la silicone.

Figure III- 24 : Disposition des poutres de béton afin de former un bassin rectangulaire étanche.


63

Figure III- 25 : Application de la silicone sur le béton.

Ensuite, Des plaques de polystyrène de 100 mm (la même hauteur que les poutres de

béton) sont découpées et ensuite collées tous le tour du bassin avec de la silicone. Ces

plaques de polystyrène permettent d’assurer une étanchéité au bassin en cas de fissuration

du béton autour des aciers (Figure III-26).

Figure III- 26 : Application de bande de polystyrène tout le tour du bassin.

Lorsque la silicone est suffisamment durcie (environ 24 heures après son application),

les branchements électriques peuvent être réalisés. L’objectif est de brancher chaque acier

d’armature à la borne positive de la source de courant continu au moment de mesure du

courant.


64

Figure III- 27 : fixation des fils électriques aux bornes des résistances.

Figure III- 28 : installation électrique pour mesurer le courant.

Figure III- 29 : Schéma d’installation électrique utilisé.

Un grillage métallique est installé sur tout le pourtour intérieur du bassin. Sur ce

grillage, un fil électrique branché sur la borne négative de la source de courant continu est


65

soudé. Le bassin est rempli avec de l’eau d’aqueduc pendant au moins 24 heures pour

saturer le béton.

Ensuite, le bassin vidé puis rempli d’une solution NaCl 5%. Le bassin final est présenté à

la Figure III-29. L’eau qui s’évapore constamment du bassin est remplacé par de l’eau du

robinet du laboratoire et avec le même pourcentage du NaCl 5%.

Figure III- 30 : Bassin terminé.

Les mesures de courant entre les armatures de traction situent dans la poutre et le

grillage métallique doivent être pris de façon régulière à partir du 8eme jour. Des mesures

quotidiennes pendant tout la durée d’essai (41 jours). Pour prendre les mesures, nous avons

branchés les fils électriques qui sont fixe sur la barre qui cela permettra de mesurer à la

source de courant continue.

4-2-4. Essai de flexion 4 points :

L'essai de traction par flexion est effectué sur les poutres, en utilisant un dispositif de

flexion 4 points. Les poutres de type CA1 sont testé après 41 jours, les autres types de

poutres sont testé après 28 jours. La diapositive qui nous utilise pour cet essai est

représentée sur la figure suivante :


66

Figure III- 31 : schéma de dispositif destiné l’essai de flexion 4 point.

Figure III- 32 : Essai de flexion 4 point.

Apres la rupture des poutres nous avons mesuré la flèche maximale à l’aide d’un pied à

coulisse voir figure III-32.

Figure III- 33 : pied à coulisse utilisé pour les mesures.

Conclusion :

Nous avons abordé dans ce chapitre les différents points suivants :

Le programme expérimental retenu dans cette étude.

Les différents procédures et méthodologies de réalisation des essais.

La synthèse des principaux résultats des essais sont présents dans le chapitre suivant.

60 Cm

F/2 F/2 20 Cm

Chapitre 4 : Présentation des résultats

67

Introduction

Les nombreux essais réalisés dans le cadre de ce projet de recherche ont donné des

résultats théoriques et d’autres résultats expérimentaux, nous avons présenté en première

partie les résultats théoriques et dans la deuxième partie les résultats expérimentaux seront

présentés dans un ordre séquentiel de l’essai.

1- Résultats théorique :

Les résultats théoriques sont représentés dans le tableau. Les formules de calcul sont présentés dans

l’annexe 2.

As

( )

Flèche

M

Ns

τ )

50,24 25,2 12,6 1,1592

12600

2520

36000,00 63,67

Tableau IV- 1 : Résultats théorique.

2- Résultats expérimentaux :

2-1. Résultats d’essais du béton à l’état frais :

Tous les résultats des essais que nous avons faits pour vérifier la compatibilité des

propriétés du béton à l’état frais sont représentés sur le tableau suivant :

essai BAP 01 BAP 02 RESULTATS DES NORMES

Essai

d’étalement

Galette (Cm) 72,5 70,2 C.V.

T50 (s) 4,51 4,14 C.V.

Essai de la boite en L (H2/H1) 1,11 0,94 C.V.

Essai de stabilité au tamis 17% 14% C.V.

Tableau IV- 2 : Résultats des essais de caractérisation des bétons à l’état frais.

2-2. Résultats des essais sur béton à l’état durci : 2.2.1. Essai de résistance à la compression :

Nous avons coulé 3 éprouvettes pour chaque mélange de béton, l’écrasement de ces

éprouvettes a été fait à 28 jours. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :

mélange

N° d’éprouvette

BAP 01 BAP 02

01 32,00 38,5

02 31,85 38,98

03 32,00 38,80

Tableau IV- 3 : Résultat de l’essai de Résistance en compression des 2 mélanges de béton.


68

Donc le mélange du béton autoplaçant BAP 01 est un béton de classe C30/35, et le mélange du

béton autoplaçant BAP 02 est un béton de classe C35/40.

2.2.2. Essai de corrosion accéléré :

Les valeurs quotidiennes du courant de corrosion que nous avons mesuré pour les 8 poutres

soumises à l'essai de corrosion accéléré (voie humide) sont représentées dans les courbes suivantes:

5 10 15 20 25 30 35 40 45

40

50

60

70

80

90

Cou

ran

t (m

A)

Temps ( jours)

armature exposé

armature non exposé

poutre 03

Figure IV- 1 : Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 3.

Nous constatons que la face exposée au milieu agressif que l’effet de la corrosion est plus

prononcé avec l’évolution du temps de l’essai. Les autres courbes résultats des différents essais des

autres poutres sont présentés en annexe 2.

2.2.3. Essai de flexion 4 points Les essais de flexion 4 points sont effectués à 28 jours pour les poutres des types CA2, type A, type B,

type C, type D, et pour les poutres de types CA1 les essais sont effectués à 41 jour. Les formules des

autres résultats calculés sont présentées dans l’annexe 2. Les tableaux ci-dessous présentent la

synthèse des résultats obtenus à partir des essais.


69

- Résultats obtenus pour les poutres de type CA1 :

N° de la

poutre

Charges de

rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

Fy2 )

Ø2

Q

01 35,526 1,701 17,763 3,553 50,751 2,54 398,27 7,44 43,42 6,82 0,136

02 35,166 0,641 17,583 3,517 50,237 2,51 398,28 7,41 43,13 7,11 0,142

03 37,893 5,804 18,946 3,789 54,132 2,71 398,28 7,42 43,19 7,05 0,140

04 34,901 1,914 17,450 3,490 49,858 2,49 398,27 7,43 43,39 6,85 0,136

05 37,091 2,326 18,545 3,709 52,987 2,65 398,28 7,42 43,27 6,97 0,139

06 43,124 1,244 21,562 4,312 61,605 3,08 398,28 7,42 43,17 7,07 0,141

07 38,360 1,244 19,180 3,836 54,800 2,74 398,28 7,43 43,32 6,92 0,138

08 42,098 1,473 21,049 4,210 60,140 3,01 398,28 7,41 43,15 7,09 0,121

Tableau IV- 4: Paramètres mécaniques et géométriques obtenus pour les poutres de type CA1.


N° de la poutre

Charges de rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

01 39,150 1,411 19,575 3 ,915 55,928 2,80

02 39,253 1,231 19,626 3,925 56,075 2,80

Tableau IV- 5 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres de type CA2.

- Résultats obtenus pour les poutres de type A (Référence) :

N° de la poutre

Charges de rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

01 44,658 0,943 22,329 4,466 63,79714 3,19

02 44,715 1,159 22,3575 4,472 63,87857 3,19

03 39,868 1,101 19,934 3,987 56,95429 2,85

04 44,357 1,053 22,1785 4,436 63,36714 3,17

05 46,016 1,232 23,008 4,602 65,73714 3,29

06 39,733 1,182 19,8665 3,973 56,76143 2,84

Tableau IV- 6: Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres de type A.


70

- Résultats obtenus pour les poutres de CS type B :

N° de la

poutre

Charges de rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

01 41,899 1,312 20,9495 4,190 59,85571 2,99

02 42,333 1,341 21,1665 4,233 60,47571 3,02

03 43,720 1,431 21,860 4,372 62,45714 3,12

04 39,996 1,287 19,998 4,000 57,13714 2,86

Tableau IV- 7 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type B.

- Résultats obtenus pour les poutres de CS type C:

N° de la

poutre

Charges de rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

01 40,011 1,468 20,0055 4,001 57,15857 2,86

02 37,713 1,697 18,8565 3,771 53,87571 2,69

03 39,773 1,323 19,8865 3,977 56,81857 2,84

04 38,776 1,831 19,3880 3,878 55,39429 2,77

Tableau IV- 8: Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type C.

- Résultats obtenus pour les poutres de CS type D:

N° de la

poutre

Charges de rupture

Flèche

V

M

Ns

τ )

01 36,076 2,194 18,0380 3,608 51,53714 2,58

02 39,790 2,112 19,8950 3,979 56,84286 2,84

03 39,755 1,883 19,8775 3,976 56,79286 2,84

04 38,953 1,884 19,4765 3,895 55,64714 2,78

Tableau IV- 9 : Paramètres mécaniques obtenus pour les poutres CS de type D.

2.2.4. Faciès de fissuration des poutres : Apres l’écrasement des poutres nous avons calculés le nombre de fissures longitudinales et

transversales pour chaque poutre et mesurés les dimensions de chaque fissure. Les résultats les

plus sont représentés dans les tableaux suivants et Les autres résultats des autres poutres sont

présentés en annexe.


71


- Poutre 01

Nombre des fissures transversales Nombres des fissures longitudinales

3 2

fissures transversales

N° de fissure Profondeur

Epaisseur à la base


Distance

Fissure 01 64,12 0,64 0,19 37,4

Fissure 02 59,34 1,54 0,18 48,5

Fissure 03 70,34 1,99 0,37 55,6





Distance entre F et EP

Fissure 01 62,28 0,08 0,007 83,1

Fissure 02 47,81 0,53 0,17 25,2

Tableau IV- 10 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CA1.

Figure IV- 2 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CA1.

- Résultats obtenus pour les poutres de type A :

- Poutre 03


5 2





Distance

Fissure 01 26,78 2,11 0,41 378,33

Fissure 02 64,14 1,87 0,48 436,12

Fissure 03 67,40 2,53 0,63 454,24

Fissure 04 65,58 1,75 0,40 481,21

Fissure 05 69,29 1,60 0,07 488,31


72

fissures longitudinales





Fissure 01 37,60 0,55 0,51 24,41

Fissure 02 90,74 0,06 0,33 79,88

Tableau IV- 11 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type A.

Figure IV- 3 : Facies de fissuration de la poutre N° 3 de type A.


- Poutre 01


4 0





Distance

Fissure 01 67,51 1,42 0,13 345,11

Fissure 02 68,17 1,01 0,27 393,04

Fissure 03 64,58 1,23 0,44 447,23

Fissure 04 61,57 1,00 0,55 501,13

Tableau IV- 12 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB.

Figure IV- 4 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB.

- Résultats obtenus pour les poutres de CS type C:

- POUTRE C1


5 0


73





Distance

Fissure 01 68,25 0,19 0,10 287,01

Fissure 02 62,76 0,54 0,15 384,44

Fissure 03 73,76 1,06 0,24 476,13

Fissure 04 63,04 1,75 0,29 512,34

Fissure 05 78,44 0,51 0,08 576,41

Tableau IV- 13 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSC.

Figure IV- 5 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type CSB.

- Résultats obtenus pour les poutres de CS type D:

- Poutre D 04 :


5 2





Distance

Fissure 01 70,75 0,64 0,46 365,21

Fissure 02 68,13 2,15 0,44 479,04

Fissure 03 58,58 1,79 0,30 514,22

Fissure 04 86,27 1,76 0,47 590,03






Fissure 01 42,90 0,05 0,04 13,10

Fissure 02 31,44 0,27 0,11 81,11

Tableau IV- 14 : Facies de fissuration de la poutre N° 4 de type CSD.

Figure IV- 6 Facies de fissuration de la poutre N° 4 de type CSD.


74

Conclusion

Le phénomène de fissuration a été appréhendé dans l’optique de constater si les

fissures propagées par le phénomène de corrosion ne sont pas amplifiées lors de l’essai

mécanique. C’est pour cela que la cartographie des fissures mécaniques a été répertoriée.

Donc une autre campagne d’essai est nécessaire pour valider ce mécanisme de rupture.

Chapitre 5 : discussion et interprétation des résultats

75

Introduction

Les résultats sont analysés en trois parties, dans le même ordre dans lequel nous les

avons réalisé les essais et présenté les résultats. La première partie est l’évaluation de la

corrosion et son influence sur le comportement mécanique des poutres, la seconde est

l’influence de la perte d’adhérence sur le comportement mécanique des poutres, et pour

clore, la dernière étape est l’effet de la corrosion sur le type des fissures.

1- Essai sur béton à l’état frais

Tous les résultats obtenus à partir des essais effectuent sur le béton autoplaçant sont

acceptables, nous avons remarqué des différences entre les résulte du BAP1 et BAP2 cette

déférence est due à l'ajout du NaCl qui a des influences sur la composition chimique et sur

la microstructure du béton. Le NaCl augmente la fluidité du béton autoplaçant, qui favorise

les résultats de la mobilité en milieu non confiné et La mobilité en milieu confiné

l‘augmentation du diamètre de galette de l’essai d’étalement et du temps d’écoulement,

augmentation du rapport des hauteurs H2/H1’. Une ségrégation peut être observée ainsi

qu’une l’augmentation du poids de la laitance au ressuage voir figure.

0

10

20

30

40

50

60

70

BAP 2BAP 1

Type de mélange de béton

eta

lem

en

t (C

m)

0

1

2

3

4


BAP 2BAP 1

Te

mp

d'e

co

ule

me

nt

T5

0 (

s)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0


BAP 1

BAP 2

H2

/H1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

BAP 1

BAP 2


% d

u P

laitence

Figure V- 1 : Représentation des différents résultats obtenus à partir des essais à l’état frais

mesurés pour les deux mélanges du béton.


76

2- Influence du NaCl sur la résistance à la compression

Nous remarquons une diminution sur la résistance en compression du BAP 01 par

rapport à la résistance du BAP 02 voir figure V-2. Cette diminution est à la présence du NaCl .

BAP 1 BAP 2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ré

sis

tan

ce

à la

co

mp

ressio

n(M

pa

)

melange du béton

Figure V- 2 : Résultats de résistance à la compression des différents mélanges du béton.

3- L’évaluation de la corrosion et son influence sur le comportement

mécanique des poutres :

3-1- L’évaluation de la corrosion (Variance du courant)

Toutes les courbes obtenues de la mesure quotidienne du courant qui traversé les

armatures sont généralement de la même forme, elles sont composées de deux parties

contenant quatre phases. Pour cette raison, nous avons analysé une seule courbe qui est la

courbe obtenue de la mesure de courant dans la poutre 03 (Figure V-3).

5 10 15 20 25 30 35 40 45

40

50

60

70

80

90

3

4

2

Co

ura

nt

mA

N° du jour

armature exposé


poutre 03

1

Figure V- 3 : Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 3.


77

La détérioration du film passif dus au lavage des armatures avec l’acide sulfurique

avant le coulage des poutres accélère la corrosion et diminuer la période d’initiation de la

corrosion. Pour cette cause, dans notre essai la période d’initiation de la corrosion est

presque inexistante. Pour cela nous notons que la densité du courant électrique est très

élevée durant une période de 8 jours par rapport à celui que nous montrons dans le premier

chapitre (Figure I-21: Période d'initiation et de propagation de la corrosion dans les

structures de béton armé) du modèle de Tuutti.

Nous observons que le courant qui transféré par l’armature exposé est plus grand que

celui de l’armature non exposé. Cette différence est due à la distance entre le milieu

agressive (NaCl situé dans le bassin) et les armatures (enrobage). Dans le cas d’armatures

exposées la pénétration des ions de chlorures est plus élevée par rapport à celle dans le cas

des armatures non exposés (figure V-4 et V-5) à cause de la forte densité du BAP (la densité

d BAP est due à la présence des éléments fins qui ont réduit la porosité du béton

autoplaçant) qui engendre une perméabilité très faible. Ce dernier mécanisme accélèrera le

processus de corrosion des armatures exposées avant les armatures non exposés. Le courant

transféré par les armatures exposées est très élevé à celui des armatures non exposées au

début d’essai.

Figure V- 4 : Profil de la teneur en chlorure [ ] dans un béton dans un béton dans

l'atmosphère sous humidité relative constante.

Figure V- 5 : représentation schématique de processus de diffusion des agents agressif dans le béton au début de l’essai.

Béton

X

[𝐶𝑙]


78

Le courant varie à cause des variations de la section de corrosion (piqures

microscopique), la variation du courant passe par quatre phases le montre la figure qui est

caractérisée comme suite :

La première phase : un taux de corrosion négligeable qui introduit un courant initial

de corrosion, dans cette phase, ne pas tenir compte des piqures de corrosion (figure V-6).

La deuxième phase : la corrosion se développe, les piqures commencent à apparaître

et le courant augmente (figure V-6).

La troisième phase : la couche de surface est totalement corrodé (corrosion attins), le

courant de corrosion diminue jusqu’à la valeur du courant initial.

La quatrième phase : la corrosion est développée au niveau de la couche qui est au-

dessus de la couche corrodé dans les trois premières phases, apparition des piqures plus

profondes que les premières piqures qui apparaissent dans la première phase. Le

courant augmente à nouveau (figure V-6).

La première phase La deuxième phase

La troisième phase La quatrième phase

Béton

saturé

Acier

Fil

électriques

Béton

saturé

Acier

Fil électriques

Piqures

Béton

saturé

Acier

Fil

électriques

Corrosion de la

surface latérale

Béton

saturé

Acier

Fil

électriques

Ions de

chlorures

Piqures


79

Figure V- 6 : Représentation schématique des différentes phases de la corrosion des armatures.

Les piqures dues à la corrosion sur la surface de la barre d’armature varient. La densité

du courant qui traverse cette nouvelle section est variable. Cette dernière va générer une

fréquence.

La corrosion des armatures dans le béton est une corrosion localisée par piqure, elle se

développe au niveau des fils d’attache qui sont utilisés pour assembler les armatures

transversales et les armatures longitudinales à cause de sa faible résistance à la corrosion (il

a une petite section donc le film passif est très fin), puis elle se propage vers les cadres à

cause de faible enrobage qui favorise la pénétration de la corrosion voir figure. Ensuite, elle

se propage vers les armatures longitudinales.

Figure V- 7 : Représentation de la corrosion des armatures dans les poutres de CA1.

Comparaison de la corrosion voie sèche et voie humide :

D’après nos essais, nous avons observé que la détérioration du film passif (due au

trempage des armatures dans l’acide sulfurique) est le premier facteur qui influence la

corrosion des armatures, car dans l’essai de corrosion accéléré voie sèche les armatures

inferieures que sont trempées dans l’acide (ont été pré-corrodés) sont corrodés et les

armatures supérieures sont ne pas corrodés, mais dans l’essai de corrosion accéléré par voie

humide tous les armatures sont corrodés voir figure V-8.


80

Figure V- 8 : Présentation du taux de corrosion dans les armatures inferieures et les armatures supérieures.

La présence des agents agressifs (ions de chlorures) peut accélérer le processus de

corrosion même en absence d’eau. Mais en présence d’eau la pénétration des ions de

chlorures est forte par rapport à l’essai par voie sèche (absence d’eau), ce qui favorise la

pénétration des agents agressifs qui accélère le processus de corrosion et développe une

corrosion plus élevée.

3-2- Propriétés mécanique

3-2.1. Réduction de section :

Selon les résultats obtenus dans le chapitre précédent (tableau Résultats obtenus

pour les poutres de type CA1) nous avons remarqué que la corrosion générée une réduction

importante sur la section des armatures par rapport à la section initiale (voir figure), donc

l’approche que nous avons utilisée pour accélérer la corrosion sur notre étude est une

méthode efficace.


81

As0 CA1 P1 CA1 P2 CA1 P3 CA1 P4 CA1 P5 CA1 P6 CA1 P7 CA1 P8

0

10

20

30

40

50

sect

ion

de

s a

rma

ture

s (C

m2

)

type de poutre

Figure V- 9 : Section d’armatures des déférentes poutres de type CA1.

3-2.2. Influence du taux de corrosion (Q) sur la limite élastique de l’acier (Fy) :

D’après les résultats calculés avec la densité du courant de corrosion à partir de l’essai

de corrosion accéléré CA1, nous avons observé que la corrosion des aciers provoque une

diminution sur la limite élastique de l’acier mais cette diminution est négligeable pour notre

projet car elle ne descende pas à 348Mpa.

3-2.3. Charge de rupture :

La réduction de section et la perte d’adhérence dans les poutres de types CA1 et CA2

génère une perte importante sur le comportement mécanique en flexion par rapport à le

comportement présenté par les poutres saines de type A ( ) voir figure V-10.

La perte d’adhérence dans les poutres CS des types B, C et D génère une perte sur le

comportement mécanique en flexion par rapport au comportement présenté par les poutres

saine de type A ( ), cette perte de charge est plus importante croît avec la taille de la

zone dépourvue d’adhérence. Nous notons aussi que la perte du comportement en flexion

dus à la première série d’essais (CA1 et CA2) et plus important par rapport à qui se

produisent dans les poutres de la deuxième série d'essais (CS) voir figure V-10.

Cette diminution du comportement est due à :

La réduction de section des armatures tendues, qui est le paramètre principale induisant la diminution de la capacité portante des poutres en flexion.


82

L’apparition des piqûres due à la corrosion, provoque des concentrations de contraintes très importantes au droit de ces piqûres. Ces fortes concentrations de contraintes induisent des fragilisations très importantes des aciers sous des sollicitations de type traction. Ce facteur influe d’une manière négative sur le comportement des poutres.

La perte d’adhérence entre l’acier et le béton provoque le glissement des barres à l’interface de ces deux composants. Ce glissement influe sur le comportement mécanique des poutres.

T moins CA1 CA1 CS B CS C CS D

0

10

20

30

40

ch

arg

e d

e r

up

ture

(KN

)

type de poutre

Figure V- 10 : Les valeurs moyennes des charges de ruptures de chaque type de poutre des

essais.

La figure V-10, permet de valider l’essai entre l’essai simulé et l’essai de corrosion

accélérée. La valeur moyenne de charge de rupture des poutres de l’essai de corrosion

accéléré CA1 et CA2 est sensiblement égale à celles des poutres de corrosion simulée CS C et

CS D.

3-2.4. Effort de traction Ns résistant par les armatures tendues

L’effort de traction résiste avec les armatures inferieures de la poutre (armature de

traction) décroit de la même manière que diminue la charge de rupture. Cette diminution

est causée par la perte de section et la perte d’adhérence. Nous notons que la valeur de

l’effort de traction résistant par les armatures tendues des poutres de corrosion accéléré

CA1 est sensiblement égale que celle des poutres de corrosion simulé CS D, et la valeur de

l’effort de traction résistant par les armatures tendu des poutres de corrosion accéléré CA2


83

est aussi sensiblement égale à celle des poutres de corrosion simulé CS B. Nous pouvons

donc améliorer le protocole d’essai et définir les paramètres sensibles d’une manière

adéquat et opter pour des essais simulés contrôles pour la définition et la détermination

dans des avant projets sommaires.


0

10

20

30

40

50

60

Effo

rt d

e tra

ctio

n N

s (

KN

)

type de poutre

Figure V- 11 : Effort de traction résistant par les armatures tendu de chaque type de poutre

des essais.

3-2.5. Effet de la corrosion sur la résistance des poutres au cisaillement

Grâce à notre observation du facies de fissure de la poutre 2 de l’essai de corrosion

accéléré voie humide nous notons que la rupture de cette poutre est due au cisaillement

(voir figure V-12).

Figure V- 12 : Facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CA1.

3-2.6. Flèches

Nous avons observé que la flèche des poutres non corrodé témoins est plus petite que

celles des poutres corrodées soit de corrosion accélérée (CA1 et CA2), soit par la corrosion

simulé (CS B, CS C et CS D). Cette différence dans les valeurs résultantes des flèches est due


84

à la perte de l’adhérence, qui s’explique par la diminution de la contribution du béton

tendu. Cette diminution entraîne une augmentation de la déformation de traction dans les

armatures, d’où résulte une augmentation de la courbure. La perte de ductilité des poutres

corrodées localement peut s’expliquer par le fait qu’une concentration de contrainte

apparaît au point de corrosion et provoque une plastification précoce de l’armature

corrodée entraînant localement une augmentation de la déformation plastique. Plus la zone

non adhérente s’étend, plus cette flèche est importante.


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

flè

ch

e (

Cm

)

type de poutre

Figure V- 13 : Valeur moyenne de la flèche obtenue de l’essai de flexion.

Grâce à cette figure nous notons que la valeur moyenne des flèches des poutres de

corrosion accéléré CA1 est sensiblement égale que celle des poutres de corrosion simulé CS

D, et la valeur moyenne des flèches des poutres de corrosion accéléré CA2 est aussi

sensiblement égale à celle des poutres de corrosion simulé CS B. Nous pouvons donc

améliorer le protocole d’essai et définir les paramètres sensibles d’une manière adéquat et

opter pour des essais simulés contrôles pour la définition et la détermination dans des avant

projets sommaires.

3-2.7. Facies de fissuration :

Les facies de fissuration du béton est généralement de même type pour les poutres de

type CA1, CS B, CS C et les poutres de référence, quelques fissures transversales de mêmes

dimensions sont observées. La même remarque est aussi valable pour les fissures

longitudinales. Dans les poutres de type CS D on observe une augmentation des ouvertures

des fissures transversales et une émergence des fissures longitudinales plus évidente.


85

Les facies de fissuration des poutres ont été pris comme paramètre d’analyse dans

l’optique d’avoir une première cartographie des fissures dues à la corrosion et voir dans un

deuxième stade si ces fissures sont amplifier dans l’essai mécanique.

Comme la durée d’initiation de la corrosion est courte nous avons unique répertorié

les facies des fissures dues à l’aspect mécanique.

3-2.8. Comparaison des résultats obtenus avec les résultats des autres recherches

Le même travail a été réalisé par ‘Khaled mouts 2011’ avec un béton ordinaire. Nous

avons observé quelques différences qui sont les suivantes :

Le béton autoplaçant présente une bonne résistance à la compression celle du

béton ordinaire voir figure V-14.

BAP 1 BAP 2 BO

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ré

sis

tan

ce

à la

co

mp

ressio

n(M

pa

)

type de béton

Figure V- 14 : Résultats de résistance en compression des déférents types de béton.

La fillers calcaire diminue la porosité du béton autoplaçant par rapport à celle des

bétons ordinaire. Cette composition pour le béton autoplaçant diminue la

pénétration des agents agressifs et des produits de corrosion.

Pour cette raison les armatures exposées sont corrodées avant les armatures non

exposées dans le béton autoplaçant. Dans le béton ordinaire les armatures exposé

et non exposé sont corrodé en même temps voir figure V-15.


86

10 15 20 25 30 35 40

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Co

ura

nt (m

A)

Temps (jours)

BAP EX

BAP Non EX

BO EX

BO Non EX

Figure V- 15 : Diagramme des valeurs de courant de corrosion.

Le développement de processus dans le béton ordinaire est plus rapide par rapport

à celle dans le béton autoplaçant voir figure V-16 et V-17.

Figure V- 16 : corrosion des barres d’armature d’un béton ordinaire durant une période de 28 jours.

Figure V- 17 : Corrosion des barres d’armature d’un béton autoplaçant durant une période de 28 jours.


87

Conclusion

A l’issue de ce chapitre nous pouvons tirer quelques conclusions :

La présence des agents agressifs dans le béton engendre des changements

négatifs sur les caractéristiques à l’état frais et une perte de résistance à l’état

durci.

Le béton autoplaçant a une faible porosité ce qui diminue la pénétration des

agents agressifs par rapport à celle des bétons ordinaires.

La détérioration du film passif des armatures due à la mauvaise conservation

avant l’utilisation est la principale cause de développement de la corrosion, elle

diminue la durée d’amorçage (initiation) de la corrosion.

La corrosion des armatures se propage au niveau des fils d’attache et des

armatures transversales puis elle se propage vers les armatures longitudinales.

la réduction de section et la perte d’adhérence due à la corrosion sont les

causes principales de dégradation du comportement mécanique et de la

diminution de duré de vie des ouvrages.

La corrosion des armatures dans le béton est une corrosion localisée par

piqure.

Possibilité d’améliorer des protocoles d’essai et définir des paramètres

sensibles d’une manière adéquate et opter pour des essais simulés contrôles

pour simuler une corrosion réelle.

Chapitre 6 : Conclusions et perspectives

88

Conclusions générales

Le but de cette étude était d’étudier l’influence de la corrosion sur le comportement

mécanique des éléments en béton autoplaçant armé. Le programme de recherche a été

divisé en trois parties.

La première partie consiste d’accélérer le processus de la corrosion et d’étudier à la

fois l'initiation et la phase de propagation de la corrosion dans les structures en béton

autoplaçant armé dans l'environnement de chlorure, présenter les effets de la corrosion sur

les structures en analysant les différents paramètres intervenant dans le processus, comme

la perte d’adhérence, la perte de section, la perte de ductilité

La deuxième partie vise de simuler un essai de corrosion avec l’élimination de

l’adhérence entre l’acier et le béton. On étudie l’influence de la position et de longueur de

la partie non adhérant sur le comportement et la déformation des poutres en béton armé

soumis à la flexion.

La troisième partie Il s’agissait de comparaison des résultats obtenue à partir de l’essai

de corrosion accéléré et les autres qui sont obtenue de l’essai de corrosion simulé et la

possibilité de faite une équivalence entre les deux types d’essai.

Nous résumons les principales conclusions :

La présence des agents agressifs dans le béton jouent un rôle essentiel dans

l’accélération du processus de la corrosion et démunie la résistance.

La présence de défauts derrière l’acier d’armature peut diminuer

significativement le temps d’amorçage de la corrosion des barres d’armature

lorsque les agents agressifs y ont accès.

Le béton autoplaçant présente un manque de perméabilité, qui favorise la non-

diffusion des agents agressifs et des produits de corrosion dans le béton

autoplaçant ce qui présente une bonne protection pour les armatures.

Le développement de la corrosion commence au niveau des fils d’attache qui

sont utilisés pour l’assemblage des armatures transversales et longitudinales puis

se propage vers les armatures transversales et ensuite vers les armatures

longitudinales.

La diminution de l’enrobage des armatures transversales favorise la propagation

de la corrosion.

Une corrosion initiale existence au sein des armatures lors de leur stockage

favorise et accélère le processus de la corrosion et donne une chute certaine de

la contrainte d’adhérence.

La corrosion des armatures dans le béton est une corrosion localisée par piqures.

la perte d’adhérence entre l’acier et le béton d’adhérence joue un rôle essentiel

dans le comportement mécanique, elle diminue le comportement ultime des

éléments et provoque des grandes déformations.

Chapitre 6 : Conclusions et perspectives

89

Recommandation

Quelques recommandations peuvent être faites à la suite du présent projet :

Augmentation d’enrobage des armatures transversales.

Utilisation des fils d’attache inoxydable pour éliminer tous processus provoque

la corrosion.

Bonne conservation des armatures avant l’utilisation pour éviter les défauts

derrière l’acier d’armature (détérioration du film passifs ou élimination

d’adhérence)

Utilisation des bétons riches aux éléments fine pour diminue son porosité qui

favorise la non-diffusion des agents agressifs.

Utilisation des bétons autoplaçant pour les ouvrages intéressants.

Perspective :

L’étude de l’influence du pH des superplastifiants sur l’initiation de la corrosion.

Effet des fillers calcaire sur l’initiation et La propagation de la corrosion.

Annexe 02 : Résultats théorique et des essais

90

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corrosion des armatures dans le béton. Thèse de doctorat, UNIVERSITÉ DE TOULOUSE. Pages 51 52 53

55

[25] Denys Breyesse et Odile Abraham. Méthodologie d’évaluation non destructive de l’état

d’altération des ouvrages en béton. Pont et chaussées. Pages 127 128 286 288

[26] Stéphanie BONNET et Abdelhafid KHELIDJ. La durée de vie des ouvrages en béton armé situés

sur la façade atlantique. Report n°2-1 Concrete in marine environment. Pages 23

[27] VINCENT LAPOINTE (2009). INITIATION ET PROPAGATION DE LA CORROSION DANS UN

ÉLÉMENT DE BÉTON ARMÉ. Thèse de doctorat, UNIVERSITÉ LAVAL. Pages 14 15 16 17

[28] Les bétons : formulation, fabrication et mise en œuvre. Fiches techniques, tome II. Collection

technique ci M B É TON. Pages

[29] Ir C. Ployaert (Août 2005). LES BETONS AUTOPLAÇANT. Pages 2, 3,5.

[30] BENKECHKACHE Ghofrane(2007). ETUDE DU COMPORTEMENT DIFFERE DES BETONS

AUTOPLAÇANT. Thèse magistère, Université Mentouri Constantine. Pages 62.

[31] Mohammed Rissel KHELIFA(2009). Effet de l’attaque sulfatiques externe sur la durabilité des

bétons autoplaçant. Thèse Doctorat, Université Mentouri Constantine. Pages 21,

[32] Thierry Sedran. Leçon N°15 Les Bétons Autoplaçant (BAP) Laboratoire Central des Ponts et

Chaussées Centre de Nantes. Pages 4,

[33] Sandrine BETHMONT(2005). MECANISMES DE SEGREGATION DANS LES BETONS AUTOPLAÇANTS (BAP). Thèse Doctorat, l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées France. [34] Philippe Turcry (2004). Retrait et Fissuration des Bétons Autoplaçant Influence de la

Formulation

[35] BENSEBTI Salah Eddine(2008). Formulation et Propriétés des Bétons Autoplaçant à Base de

Matériaux Locaux. Thèse doctorat université de Constantine. [36] CHABANE Abdelhafid (2008). COMPORTEMENT DIFFERE DES VARIETES DE BETONS « MISE EN

PLACE D’UN BÂTI DE FLUAGE ». Thèse doctorat université de Constantine. Pages 8 9

[37] N. BOUHAMOU et al. (2008). Influence des paramètres de composition sur le comportement

du béton autoplaçant à l’état frais. Article Afrique SCIENCE. Pages 10 11

[38] Hanaa FARES(2009). Propriétés mécaniques et physico-chimiques de bétons autoplaçant

exposes à une température élevée. Thèse doctorat université de Cergy-Pontoise. Pages 17

Annexe 01 : caractéristiques des matériaux utilisent

ANNEXE 01 CARACTERISTIQUES DES CONSTITUANTS UTILISENT

Les différents constituants utilisés sont :

Un ciment du type CEM II/A de Hamma bouziane,

Des fillers calcaires UF20 de la carrière ENG d’El-Khroub,

Tous les granulats utilisés proviennent de l'Entreprise Nationale des Granulats

(ENG) d’El-Khroub,

Un superplastifiant Medaplast SP40 de Granitex,

Les caractéristiques des différents constituants qui ont été utilisé sont représentent si

de suite :

Ciment:

Les ciments utilisés pour notre étude expérimentale sont un ciment de type CEM II/A

42,5 provenant de l'usine d’EL-Hamma région de Constantine.

Les différentes caractéristiques que se soit chimiques, physiques ou mécaniques du

ciment utilisé sont établies sur des fiches techniques élaborées au niveau des laboratoires de

l’usine même. Les différentes caractéristiques sont présentées dans les tableaux 1, 2,3 et 4.

chlorures

libre

Résidus

insolubles P.A.F

27,83 6,21 3,12 57,22 0,94 2,02 / / 0,00 0,88 2,28 2,41

Tableau 1 : composition chimique du clinker.

Eléments Abréviation Teneur (%)

Silicate tri calcique C3 S 56,60

Silicate bi calcique C2 S 22,98

Aluminate tricalcique C3 A 9,87

Alummino-ferrite

tetracalcique C4 AF 8,25

Tableau 2 : Composition minéralogique du clinker.

Temps de prise Expansion le chatelier Surface spécifique

(BLAINE)

Consistance

normale début Fin à chaud à froid

2h 50min 4h 06min 2,9 1,65 3891 26,91

Tableau 3 : Propriétés physiques du ciment.

Annexe 01 : caractéristiques des matériaux utilisent

Tableau 4 : Résistances mécaniques du ciment (bars).

Les Fillers :

Les additions que nous avons utilisées dans notre recherche sont des éléments qui

représentent des dimensions inférieurs à 80µm, des fillers calcaire, de provenance ENG d’El

Khroub, noté UF ; dont les principales caractéristiques que nous présentons proviennent des

fiches techniques élaborées au niveau des laboratoires de l’ENG. Les différentes

caractéristiques sont présentées dans les tableaux 5, et 6.

Composant Teneur en %

Composant Teneur en %

0.06 Al2O3 0.09

0.02 CaCO3 99

0.01 SO3 0.01

Perte au feu 43.8 PH 9

Tableau 5 : Composition chimique du fillers calcaire.

Fillers Poids spécifique Densité

apparente Blancheur Prise d’huile Humidité

UF20 2.7 Kg/l 1.23 92% 18% 0.1%

Tableau 6 : Caractéristiques physiques des fillers.

En ce qui concerne les morphologiques du filler calcaire utilisé, le diamètre moyen des

grains des fillers « diamètre pour lequel 50% des fillers sont inférieur » est de l’ordre 19µ.

98% des éléments du fillers présentent un diamètre inférieur à 200µ, et 26% un diamètre

inférieur à 10µ.

Les caractéristiques des autres constituants qui ont été utilisé sont représentent dans

les fiche technique suivants :

Essais

Age

2jours 7jours 28jours

Compression 143,2 266,4 433,1

Flexion 35,7 58,3 77,9

Zone industrielle Oued Smar – BP85 Oued Smar – 16270 AlgerTél : (213) 021 51 66 81 & 82Fax : (213) 021 51 64 22 & 021 51 65 23www.granitex.dz - E-mail: [email protected]

Les renseignements donnés dans cette notice sont basés sur notre connaissance et notre expérience à ce jour. Il est recommandé de procéder à des essais de convenance pour déterminer la fourchette d’utilisation tenant compte des conditions réelles de chantier.

Edition Juillet 2007

MEDAPLAST SP 40Conforme à la norme EN 934-2

Le réducteur d’eau permettant d’obtenir des bétons et mortiers de très haute qualité.

il permet de diminuer considérablement la teneur en eau du béton.

CARACTERISTIQUES • Forme ……………………………..…..........… Liquide• Couleur ……………………………..........……Marron• PH …………………………………........................ 8,2• Densité ………………………..............…1,20 ± 0,01• Teneur en chlore ………………..……..........…< 1g/L

Grâce à ses propriétés le permet

- d’augmenter la maniabilité- de réduire l’eau de gâchage- d’éviter la ségrégation- de faciliter la mise en œuvre du béton

- d’augmenter les résistances mécaniques même à jeune âge- de diminuer la porosité- d’augmenter la durabilité- de diminuer le retrait

• Bétons à hautes performances• Bétons pompés• Bétons précontraints• Bétons architecturaux

DOSAGE

soit 0,5 l à 2 l par 100 kg de ciment

Le dosage optimal doit être déterminé sur chantier en fonction du type de béton et des effets recherchés.

Le est introduit dans l’eau de gâchage.Il est recommandé d’ajouter l’adjuvant dans le béton

introduite.

CONDITIONNEMENT ET STOCKAGE

Le est conditionné en bidons de

Une année emballage d’origine, à l’abri du gel et de la chaleur (5°C < t < 35°C).

Manipulation non dangereuse. Se référer à la Fiche de Données de Sécurité

PV d’essais conforme aux normes, établi par le CNERIB

2 1 3 6

Période de validité de l'engagement

Du :

Au :

Producteur: Entreprise Nationale des Granulats ENGSite d'élaboration: El-Khroub CONSTANTINE Adresse: BP n° 13. Tél: 031.95.41.14 Fax: 031.95.41.13

Nature pétrographique: Calcaire Elaboration: Concassage +criblage

Produit :Classe granulaire : Code : GrA AA LAA

2D 1.4D D d d/2 f31.5 22.4 16 8 4 0.063 FI LA

Vss + u 102.5 20.6 6.0 2.6 24.0 33.0Vss 97.5 15.6 5.0 2.0 20 30Xt 90.0 8.1Vsi 100 98 82.5 0.6Vsi - u 97 78 0sf 0 0.3 3.60 4.60 0.7 0.69 3.60 1.60sf ≤ e / 3.3

Du: Au:

31.5 22.4 16 8 4 0.063 FI LAMaximum 100 100.0 97.0 16.0 3.0 2.0 19.5 32.0Xf + 1.25sf 100.4 94.5 94.5 12.8 1.9 1.8 20.5 32.1Moyenne Xf 100 100.0 90.0 7.0 1.0 1.0 16.0 30.1Xf - 1.25sf 100.0 99.6 85.5 1.3 0.0 0.1 11.5 28.1Minimum 100 99.0 82.0 1.0 0.0 0.3 5.6 27.0Ecart Type sf 0 0.3 3.6 4.6 0.7 0.7 3.6 1.6Nombre résultats 18 18 18 18 18 18 18 8

ρrd : 2.56Mg/m3

WA24:

Impuretés prohibées : néant vss xf+ xf xf- vsi S : 0.0137% 0.063 2.0 1.8 1.0 0.1 0 SA : 0.190% 4 5.0 1.9 1.0 0.1 0.00 Chlorures: 0.0033% 8 15.6 12.8 7.0 1.3 0.6Boulettes d'argile : <1% 16 98 94.5 90.00 85.5 82.5

22.4 100 100.4 100.0 99.6 9831.5 100 100.0 100 100.0 100

Date:11/01/2011 Responsable qualité: Mr Beghoul Madjedi

01/07/2010 31/12/2010

30/06/2011

Partie NormativeValeurs spécifiées sur lesquelles le producteur s'engage

Norme NA 5043 : Article10Gravillon8/16 mm

Partie InformativeRésultats de production

Fiche Technique Produit 01/01/2011

MoyenneFuseau de fabricationNA 5043 art: 10

Essai(s) complémentaire(s)

Gravillons

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.063 4 8 16 22.4 31.5

Tamis en mm

Pas

sant

s cu

mul

és e

n %

1.31%

Période de validité de l'engagementDu : 01/01/2011Au : 30/06/2011

Producteur: Entreprise Nationale des Granulats ENGSite d'élaboration: El-Khroub CONSTANTINE Adresse: BP n° 13. Tél: 031.95.41.14 Fax: 031.95.41.13Nature pétrographique: Calcaire Élaboration: Concassage + criblage

Produit:Classe granulaire : Code : fD MFA PA

2D 1.4D D f PA8 5.6 4 1 0.25 0.063 FM MB

Vss + u 99.0 62.0 42.2 21.4 3.54 1.50Vss 97.0 58.0 38.2 19.4 3.39 1.00Xt 92.0 48.0 28.2 16.4 3.09Vsi 100 95 87.0 38.0 18.2 13.4 2.79Vsi - u 94 85 34.0 14.2 11.4 2.64sf 1.3 3.00 5.6 3.7 1.9 0.18 0.27sf ��(Vss-Vsi)/3.3 6.06 6.06 0.18

Du: 31/12/2010

8 5.6 4 1 0.25 0.063 FM MBMaximum 100.0 100.0 97.0 59.0 38.0 19.2 3.32 1.10Xf + 1.25sf 100.0 100.6 95.8 55.0 31.6 18.7 3.32 0.99Moyenne Xf 100.0 99.0 92.0 48.0 27.0 16.4 3.09 0.65Xf - 1.25sf 100.0 97.4 88.3 41.0 22.4 14.1 2.87 0.31Minimum 100.0 96.0 87.0 39.0 22.0 12.5 2.74 0.33Ecart-type sf 0.0 1.3 3.0 5.6 3.7 1.9 0.18 0.27Nombre résultats 16 16 16 16 16 16 16 16

�rd : 2.59 Mg/m3

WA24:

Impuretés prohibées : néant vss xf+ xf xf- vsi S : 0.0137% 0.063 19.4 18.7 16.4 14.1 13.4 SA : 0.19% 0.25 38.2 31.6 27.0 22.4 18.2 Chlorures: 0.0033% 1 58.0 55.0 48.0 41.0 38.0

4 97.0 95.8 92.0 88.3 87.05.6 100.6 99.0 97.4 958 100 100.0 100.0 100.0 100

Date: 09/01/2011 Responsable qualité: Mr Beghoul Madjedi

Fiche Technique Produit

Partie NormativeValeurs spécifiées sur lesquelles le producteur s'engage

Norme NA 5043 : Article10

01/07/2010

Sable0/4mm

Partie InformativeRésultats de production

MoyenneFuseau de fabricationNA 5043 art:10

Sables

Essai(s) complémentaire(s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.063 0.25 1 4 5.6 8Tamis en mm

%pa

ssan

ts c

umul

és1.28%


1- Résultats théorique : - Efforts tranchant ultime :

- Fleche maximale :

- Efforts de traction :

- Contraint

2- Résultats des essais : 2-1. Formules de calcules :

- Efforts tranchant ultime : - Fleche maximale :

- Efforts de traction :

- Contraint :

- Limite élastique de l’acier corrodé :

- Section de la rouille :

- Profondeur de dissolution de l’acier :

- Diamètre de l’armature corrodé :

: Dépend du type de corrosion : il est égal à 2 pour une corrosion homogène et est compris entre 5 et 10 pour une corrosion par piqûre.


2-2. Essai de corrosion accéléré :

5 10 15 20 25 30 35 40 45

30

40

50

60

70

80

90

100C

ou

ran

t (m

A)

Temps jour

armature exposé


Figure 1 : Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 1.

5 10 15 20 25 30 35 40 45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

Co

ura

nt(

mA

)

Temps jour

armature exposé


Figure 2: Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 2.


5 10 15 20 25 30 35 40 45

0

20

40

60

80

100

Co

ura

nt (m

A)

Temps jour

armature exposé



5 10 15 20 25 30 35 40 45

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Co

ura

nt (m

A)

Temps jour

armature exposé




5 10 15 20 25 30 35 40 45

30

40

50

60

70

80

90

Co

ura

nt(

mA

)

Temps jour

armature exposé



5 10 15 20 25 30 35 40 45

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Co

ura

nt (m

A)

Temps jour

armature exposé


Figure 6: Diagramme des valeurs de courant mesure de la poutre 7.


5 10 15 20 25 30 35 40 45

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Co

ura

nt (m

A)

Temps jour

armature exposé



2-3. Facies de fissuration : - Résultats obtenus pour les poutres de type CA1 :

Poutre 02


1 0





Distance

Fissure 01 93,13 1,77 2,73 70,3

Tableau 1: Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CA1.

Figure 8 : Facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CA1.


Poutre 03


6 2





Distance

Fissure 01 109,20 1,55 2,74 285,21

Fissure 02 86,54 2,48 0,89 307,34

Fissure 03 76,31 7,44 1,00 381,92

Fissure 04 71,78 7,38 1,03 489,04

Fissure 05 63,64 7,64 0,82 597,21

Fissure 06 92,09 0,68 0,12 601,41






Fissure 01 129,38 0,34 0,04 17,12

Fissure 02 109,36 1,97 0,41 28,13

Tableau 2 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type CA1.


Poutre 04


5 1





Distance

Fissure 01 730,10 0,091 0,092 296,09

Fissure 02 812,01 1,407 1,191 356,21

Fissure 03 720,51 2,013 0,220 457,21






Fissure 01 158,81 0,50 0,14 18,62




Poutre 05


6 0





Distance

Fissure 01 63,31 0,18 0,08 356,23

Fissure 02 106,91 0,58 0,24 404,21

Fissure 03 87,21 0,64 0,15 517,11

Fissure 04 62,74 2,48 0,31 517,19

Fissure 05 58,79 0,77 0,30 547,41

Fissure 06 101,64 1,35 0,40 605,12



Poutre 06


4 0





Distance

Fissure 01 649,12 0,76 0,28 313,21

Fissure 02 659,71 1,71 0,14 365,02

Fissure 03 552,81 0,94 0,09 409,33

Fissure 04 803,73 0,66 0,30 612,91




Poutre 07


4 0





Distance

Fissure 01 781,22 0,29 0,09 346,21

Fissure 02 462,81 1,14 0,14 412,90

Fissure 03 673,12 2,34 0,31 508,32

Fissure 04 765,10 0,56 0,18 591,15



Poutre 08


5 1





Distance

Fissure 01 872,23 0,44 0,13 315,12

Fissure 02 660,12 2,03 0,10 398,04

Fissure 03 623,12 2,04 0,08 401,34

Fissure 04 596,30 0,31 0,09 509,07






Fissure 01 46,61 0,31 0,14 25,56




- Résultats obtenus pour les poutres de type A :

- Poutre 01


3 0





Distance

Fissure 01 104,71 2,89 1,63 430,02

Fissure 02 66,80 3,47 1,72 426,34

Fissure 03 73,51 2,11 0,48 524,31

Tableau 8: Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 1 de type A.

Figure 15 : Facies de fissuration de la poutre N° 1 de type A.

- Poutre 02 :


6 0





Distance

Fissure 01 91,57 1,41 0,37 297,12

Fissure 02 65,35 1,79 0,43 423,71

Fissure 03 67,11 2,83 1,68 474,34

Fissure 04 25,00 1,36 0,23 532,12

Fissure 05 71,43 1,63 0,43 539,03

Fissure 06 57,64 0,74 0,24 571,33

Tableau 9 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 2 de type A.



Poutre 04


5 1





Distance

Fissure 01 67,70 1,01 0,33 387,23

Fissure 02 55,82 2,04 0,64 439,02

Fissure 03 69,64 1,15 0,44 881,43

Fissure 04 69,93 0,54 0,59 519,13

Fissure 05 58,59 0,29 0,11 572,07






Fissure 01 85,74 0,55 0,61 11,25



Poutre 05


5 1





Distance

Fissure 01 632,91 0,54 0,17 36,00

Fissure 02 547,31 0,29 0,04 41,01


Fissure 03 676,93 0,80 0,27 44,41

Fissure 04 758,31 0,52 0,51 50,61

Fissure 05 657,22 1,41 0,55 56,71






Fissure 01 21,77 0,14 0,20 19,36



Poutre 06


5 1





Distance

Fissure 01 36,44 0,42 0,05 312,43

Fissure 02 67,57 2,16 0,19 408,12

Fissure 03 69,57 3,03 0,53 502,14






Fissure 01 21,77 0,14 0,20 19,36




Poutre 02


5 0






Distance

Fissure 01 96,22 1,15 0,28 324,21

Fissure 02 69,33 1,45 0,32 409,39

Fissure 03 66,62 1,59 0,41 452,09

Fissure 04 64,72 1,00 0,17 536,33

Fissure 05 77,74 0,80 0,42 567,04

Tableau 13: Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CSB.

Figure 20 : Facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CSB.

Poutre 03


4 1





Distance

Fissure 01 673,39 1,19 0,34 39,71

Fissure 02 714,02 1,08 0,32 44,02

Fissure 03 676,31 2,57 0,35 50,51

Fissure 04 576,32 0,71 0,26 59,01






Fissure 01 62,30 0,17 0,41 38,89

Tableau 14 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type CSB.


Poutre 04


3 0






Distance

Fissure 01 57,09 0,04 0,01 326,31

Fissure 02 73,72 0,57 0,13 410,00

Fissure 03 75,38 3,66 0,41 531,12

Tableau 15 : Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type CSB.


Résultats obtenus pour les poutres de CS type C:

Poutre C2 :


5 2





Distance

Fissure 01 64,57 1,51 0,25 287,12

Fissure 02 50,59 2,53 0,42 384,33

Fissure 03 33,35 0,43 0,11 476,02

Fissure 04 53,62 0,46 0,15 512,91

Fissure 05 87,11 0,32 0,08 576,32






Fissure 01 129,47 1,63 0,19 34,01

Fissure 02 150,02 0,11 0,22 22,12

Tableau 16: Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CSC.

Figure 23 : Facies de fissuration de la poutre N° 2 de type CSC.


Poutre C3 :


3 0





Distance

Fissure 01 62,90 1,66 0,40 394,10

Fissure 02 59,31 2,13 0,40 512,31

Fissure 03 71,10 1,41 0,28 519,21



Poutre C4 :


4 1





Distance

Fissure 01 79,21 2,56 0,62 334,12

Fissure 02 64,48 1,87 0,35 378,01

Fissure 03 77,65 2,00 0,26 483,30

Fissure 04 80,89 1,37 0,48 592,31






Fissure 01 42,05 0,09 0,42 32,04




Résultats obtenus pour les poutres de CS type D:

Poutre D1 :


4 0





Distance

Fissure 01 59,54 1,53 0,26 320,45

Fissure 02 69,15 2,58 0,46 396,22

Fissure 03 95,67 3,35 1,54 537,03

Fissure 04 32,36 0,42 0,20 618,41

Tableau 19: Dimensions de chaque fissure de facies de fissuration de la poutre N° 3 de type CSD.

Figure 26 : Facies de fissuration de la poutre N° 3 de type CSD.

Poutre D2 :


4 1





Distance

Fissure 01 56,04 1,05 0,38 306,21

Fissure 02 79,41 2,96 1,51 400,43

Fissure 03 67,86 1,49 0,33 458,18

Fissure 04 68,29 1,74 0,35 563,25






Fissure 01 71,79 0,44 0,11 1,1




Poutre D3 :


5 1





Distance

Fissure 01 58,13 0,41 0,08 317,10

Fissure 02 34,97 1,76 0,19 409,33

Fissure 03 52,87 0,29 0,22 416,13

Fissure 04 67,27 3,64 0,38 451,44

Fissure 05 64,31 1,86 0,33 562,02






Fissure 01 144,93 0,10 0,39 23,03



Caractérisation mécanique des éléments corrodés en béton armé cas d'un béton autoplaçant

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