Rehabilitation des ouvrages en beton arme degrades par la corrosion des armatures

par NDZANA AKONGO Grgoire & TCHOUMI Samuel Universit de Douala(Ecole Normale Suprieure de l'Enseignement Technique) ENSET-DIPET2(Diplme des Professeurs des lyces d'Enseignement Technique 2me grade) Gnie Civil,Option:Btiment et Travaux2007Dans la categorie: Sciences

INTRODUCTIONLa durabilit des ouvrages en bton arm dpend de leur comportement face aux conditions climatiques et environnementales qui existent dans les milieux o ils sont construits. Ces ouvrages sont souvent exposs de nombreuses agressions physico-chimiques auxquelles ils doivent rsister afin de remplir de faon satisfaisante pendant leur priode d'utilisation, toutes les fonctions pour lesquelles ils ont t conus. Lorsqu'ils ne peuvent rsister ces agressions, des dsordres dont le plus frquent est la corrosion des armatures apparaissent dans le bton de ces structures. Ces dsordres sont gnralement dus des dfauts de conception, une mauvaise mise en oeuvre ou des causes accidentelles ; ils hypothquent la durabilit, la rsistance et la stabilit des ouvrages et peuvent entraner leur dgradation, leur ruine.Bien conu et mis en oeuvre suivant les rgles de l'art, le bton offre aux armatures une protection la fois physique et chimique. L'enrobage assure la protection physique en jouant un rle de barrire vis--vis de l'environnement. Sa qualit (compacit, teneur en ciment, impermabilit, etc.) et son paisseur (3 cm en milieu non agressif et 5 cm en milieu marin) sont des facteurs essentiels la bonne tenue des armatures face la corrosion.L'alcalinit leve du bton assure la protection chimique en recouvrant, selon le phnomne de passivation, les armatures d'un film extrmement mince d'hydroxyde de fer. Mais, en prsence d'eau et d'oxygne, ce film est dtruit par diffrents agents tels que les chlorures, le dioxyde de carbone etc. La corrosion pourrait donc apparatre avec comme consquences la rduction des sections d'acier et formation de rouille, dont le volume, aux moins deux suprieur celui du fer initial, entranera des fissurations du bton qui acclreront le processus de corrosion en facilitant la diffusion de l'oxygne et des espces corrosives.Il existe actuellement plusieurs mthodes de protection ou de rparation. Celles-ci agissent directement au niveau de l'acier (revtements organiques ou mtalliques des armatures, inhibiteurs de corrosion, protection cathodique) ou au niveau du bton, soit en empchant la pntration d'lments agressifs (revtement du bton par des peintures spciales), soit en rhabilitant la qualit du bton (changement des parements, dchloruration, r-alcalinisation).Des tudes faites travers le monde montrent que la corrosion des armatures est responsable de la dgradation de 75% des ouvrages en bton arm et absorbe la plus grande partie des ressources financires destines aux activits d'entretien et de renouvellement des ouvrages de gnie civil; ceci est la preuve que ce phnomne doit tre pris trs au srieux. Que de nombreux ouvrages en bton arm dgrads par la corrosion des armatures exigent de nouvelles interventions peu de temps seulement aprs qu'ils aient t rpars pour la mme raison a attir notre attention et nous a amen penser que la corrosion qui fait tant de mal nos ouvrages en bton arm n'est pas traite avec tout le srieux qui doit lui tre d. Cela peut rsulter du fait que beaucoup d'ingnieurs et de techniciens ne procdent pas au pralable des investigations srieuses pour valuer l'ampleur des dgts dans la structure avant d'engager des travaux de rparation, soit par leur mconnaissance du phnomne de la corrosion et de la dmarche suivre pour rsoudre les problmes de corrosion, soit alors qu'ils ne se fient uniquement qu' l'apparition des dgradations visuelles sur l'ouvrage telles que: les tches de rouille, les infiltrations d'eau, l'clatement du bton, les fissures...Les consquences qui en dcoulent sont: la non dtection des dgradations caches qui vont se propager avec le temps, le risque de baser les travaux sur un concept erron, la mauvaise valuation du cot des rparations.Pour remdier cette situation et oeuvrer la rhabilitation efficace et durable des ouvrages en bton arm dont les armatures sont corrodes, nous avons dcid de travailler pour notre mmoire de fin d'tude, sur le thme REHABILITATION DES OUVRAGES EN BETON ARME DEGRADES PAR LA CORROSION DES ARMATURES. Les objectifs viss par notre tude sont:- expliquer les mcanismes de la corrosion des armatures du bton;- prsenter les techniques d'investigation pour la dtection de la corrosion des armatures et l'valuation de son ampleur;- prsenter et expliquer les mthodes de rparation des ouvrages corrods;- proposer une dmarche suivre pour rhabiliter efficacement les ouvrages corrods;- donner des mesures prventives pour empcher ou retarder le plus longtemps possible la corrosion des armatures conformment l'adage qui dit que:prvenir vaut mieux que gurirCHAPITRE ILE BETON ARMEI.1 - HISTORIQUEL'apparition des premiers btons se situe la fin du premier quart du XIXme sicle lorsque la chaux hydraulique, liant utilis jusqu'alors, est remplace par le ciment Portland.C'est vers 1870 que l'on introduit des barres d'acier dans le bton afin de compenser sa faible rsistance la traction, donnant ainsi naissance au bton arm. Cependant, ce n'est que vers 1900 que le bton arm remplace peu peu les structures mtalliques dans la construction d'ouvrage de gnie civil. Les premires thories des calculs statiques apparaissent 30 ans plus tard et les progrs raliss au XXme sicle ont fait du bton arm, le principal matriau de construction utilis aujourd'hui.I.2 - LE BETONLe bton est un matriau obtenu aprs malaxage de ciment, d'eau, de granulats (sable, gravier, caillou...) et ventuellement d'adjuvants dans des proportions bien dtermines et en fonction des caractristiques voulues. L'ensemble doit tre homogne et la pte rsultant des ractions entre le ciment et l'eau est l'lment actif du bton.Parmi la grande varit de ciments, un des plus couramment utilis est le ciment Portland compos de clinker, de gypse ( 5%) et ventuellement d'ajouts (< 5%). Le clinker, obtenu par broyage d'une roche artificielle produite par calcination vers 1450c d'un mlange de calcaire et d'argile en proportion moyenne 80%-20%, est compos de:- Silicate tricalcique: 3Ca0. Si 02 ou C3S ( 60-65%)- Silicate dicalcique: 2Ca0.Si 02 ou C2S ( 20-25%)- Aluminate tricalcique: 3Ca0.Al203 ou C3A ( 5-10%)- Ferro-aluminatettracalcique: 4Ca0.Al203.Al203, Fe203 ou C4AF ( 5-10%)L'eau est avec le ciment l'ingrdient le plus important du bton. Elle remplit la fois une fonction physique confrant au bton frais les proprits rhologiques d'un liquide, et une fonction chimique contribuant au dveloppement de la raction d'hydratation du ciment et par la suite la rsistance mcanique du bton.Les granulats, appels aussi agrgats sont des lments inertes composs de roches carbonats (CaC03, MgC03, CaMg (CO3)2) ou siliceuses (Si02) qu'on ajoute un liant pour former une pierre artificielle, ils constituent dans les conditions normales, le squelette du bton, lui confrant sa compacit et participant sa rsistance mcanique.Calcaire CaCO2Argile si O2, Al2O2+Cuisson 1450CTrempe Clinker Gypse CaSO4; 2H2CAjouts ventuels+Dosage broyageCiment Eau, granulatsAdjuvantsBton +++I.3 - L'ACIERLe bton rsiste bien la compression mais possde une faible rsistance la traction. C'est pourquoi, pour lui confrer une bonne rsistance la traction, on dispose dans la partie tendue des armatures. Les armatures pour bton arm sont gnralement des assemblages de barres en acier caractristiques de forme, de rsistance et de section bien dtermines. On distingue:- Les ronds lisses ou ronds bton;- Les aciers, haute d'adhrence, qui possdent des nervures tout le long de la barre, amliorant l'adhrence bton-acier;- Les aciers crnels;- Les treillis souds.Les minerais de base de l'acier sont des oxydes dont: L'oxyde magntique ou magntite: Fe304 L'oxyde ferrique anhydre: Fe203 L'oxyde ferrique hydrate: 2Fe203, 3H20Les principales tapes conduisant l'obtention de l'acier sont: Elaboration de la fonte partir des oxydes. En brlant les oxydes en prsence des carbures, on obtient:- l'limination des oxydes- la fonte qui contient entre 2 et 5% de carbone- la scorie qui est le rsidu du haut fourneau La fonte est ensuite affine pour obtenir soit du fer pur (limination totale du carbone) soit de l'acier (fer + moins 1% de carbone)La fonte qui sort du haut fourneau contient moins de 94% de fer, 2 5% de carbone et le reste sous forme d'autres lments tels que: silicium, manganse, phosphore, soufre.L'adhrence entre l'acier et le bton est ncessaire. Celle-ci est fonction de la forme des armatures, de leur surface, de la rugosit de l'acier et de la rsistance du bton. La qualit d'armatures et leur disposition, dictes par la rpartition des contraintes, rsultent de calculs qui font appel aux lois de comportement des matriaux. Les spcifications concernant les barres sont dtailles dans les normes AFNOR NF A35015 et NF A35016.Vis--vis de la corrosion, l'acier inoxydable est bien plus rsistant qu'un acier ordinaire mais son cot trs lev fait que, l'acier ordinaire, capable de durer assez longtemps pour satisfaire une dure de service dtermine, est utilis dans la plupart des constructions en bton arm (BA).I.4 - DEFINITION DU BETON ARMELe bton arm est l'intime assemblage d'armatures (gnralement en acier) et de bton afin de compenser la mauvaise tenue de ce dernier la traction. Cet assemblage est rendu possible grce la dilatation comparable des deux matriaux.I.5 - LES PATHOLOGIES DU BETON ARME: CAUSES ET CONSEQUENCESLes principales causes de dgradation des btons proviennent des attaques physiques et chimiques supportes dans le temps par les structures places dans un environnement plus ou moins agressif. Les dgradations peuvent provenir de dfauts initiaux dus soit une conception mal adapte, soit une mauvaise mise en oeuvre des btons.I.5.1 - Les causes physiques de dgradationAbrasion: Usure accompagne d'une perte de matire conscutive au frottement d'un lment par un abrasif ou par le passage rptitif des pitons, vhicules et chariots industriels, etc.Erosion: Perte de matire rsultant du frottement d'un corps solide et d'un fluide contenant des particules solides en suspension et en mouvement.Cavitation: Usure d'une structure hydraulique caractrise par une perte de masse en prsence de bulbes de vapeur qui se forment lors d'un changement brusque de direction d'un coulement rapide de l'eau.Chocs: Le bton clate sous l'effet de chocs produits par des engins de transport ou de levage, des outils.Surcharges: Il s'agit d'ouvrages ayant support des charges trop importantes qui ont entran des fissurations et des clatements du bton. Le feu: Les trs fortes lvations de temprature lors d'un incendie par exemple, entranent un clatement du bton.Cycle gel/ dgel: Aprs un nombre important de cycles gel/dgel, certains btons peuvent se dliter en surface et se dsagrger. C'est le cas des ouvrages de montagne, des chambres froides. I.5.2 - Les causes chimiques de dgradationAlcali-raction ou cancer du bton: Raction qui se produit entre la solution interstitielle du bton, riche en alcalin, et certains granulats lorsqu'ils sont placs dans un environnement humide .Des gels gonflants apparaissent en dveloppant des microfaenages et un clatement du bton.Ractions sulfatiques: Les sulfates proviennent essentiellement du milieu extrieur. Ces ions ne sont pas passifs vis--vis de la matrice cimentaire et conduisent la formation de certains composs chimiques expansifs tels que: L'ttringite, le gypse et la thaumasite. Ces composs provoquent le gonflement du bton crant en son sein des tensions qui engendrent des fissurations.Corrosion: Attaque des matriaux par les agents chimiques. Sur les mtaux, la corrosion est une oxydation.I.5.3 - Les autres causes de dgradation des btonsNous avons vu que les btons se dgradaient cause des milieux dans lesquels ils sont placs car ils y subissent des agressions physiques et chimiques. Certaines causes, essentiellement dues une mauvaise mise en oeuvre, peuvent galement participer la dgradation des btons.- Mauvais positionnement des armaturesLes armatures (gnralement en acier) places trop prs du parement bton lors du coulage provoquent terme des fissurations de surface.- Mauvaise qualit des btons employsUn bton trop faiblement dos en ciment, mal vibr, prsentera un aspect dfectueux: nids d'abeilles, faenage, fissures superficielles, trous laissant les armatures apparentes. - Vibration trop importanteUne vibration trop longue peut entraner une sgrgation du bton et par consquent une mauvaise rpartition des constituants. Les efforts mal rpartis entranent alors des fissurations et des lancements du bton.- Absence de cure du btonLa cure du bton est indispensable par temps chaud vent. Sans protection de surface, le bton se faence en surface.- Cycle humidit / scheresse Les cycles rpts d'humidit/scheresse entranent des variations dimensionnelles du bton pouvant crer des fissures et par consquent la corrasion des aciers.I.6 - LE BETON ARME EN MILIEU MARINL'eau de mer est constitue de sels chargs en ions chlorures de composs sulfatiques contenant les ions sulfates (), etc. Ces ions sont nocifs au bton lorsqu'ils pntrent en son sein.La grande particularit de l'eau de mer est que les proportions relatives de ses constituants sont sensiblement constantes (c'est--dire indpendante de la salinit (teneur en sels dissous); cette proprit t tablie par le chimiste cossais William DITTMAR, et permet de considrer l'eau de mer comme une solution des onze constituants suivants:AnionsCations

Cl-0,5529Na+0,3075

0,0775Mg2+0,0370

0,0041Ca2+0,0118

0,0019K+0,0114

F-0,000037Sr2+0,00022

Molcule non dissocieH3B030,0076

Tableau n1: Masse du constituant contenue dans un Kg d'eau de mer, rapporte la salinitLa salinit moyenne de l'eau de mer est 35g/l. Le pH de l'eau de mer est proche de 8,2. Les gaz dissous comprennent principalement: 64% d'azotes, 34% d'oxygne; 1,8% de dioxyde de carbone (soit 60 fois la proportion de ce gaz dans l'atmosphre terrestre).

QUELQUES PHOTOS D'OUVRAGES EN BETON ARME DEGRADES PAR CORROSION DES ARMATURESPhoto 1: Poutre de tablier de pont

Photo 3: Poteau support de ligne lectriquePhoto 2: Pile de pont

Photo 5: Pile en zone de marnagePhoto 4: Tuyau en bton armCHAPITRE IILA CORROSIONLe terme corrosion vient du latin "corrodere" qui signifie ronger, attaquer. La corrosion affecte tous les mtaux. Elle rsulte d'interactions physico- chimiques entre le matriau et son environnent entranant des modifications de proprits du mtal souvent accompagnes d'une dgradation fonctionnelle de ce dernier (altration de ses proprit mcaniques, lectriques, optiques, ex thtiques, etc.) Evans puis WAGNER et TRAUD sont les premiers avoir dfini la corrosion, en prsence d'une phase liquide, comme un processus lectrochimique.II.1 - GENERALITESIl existe plusieurs types de corrosions:- La corrosion uniforme: C'est une perte de matire plus ou moins rgulire sur toute la surface. Cette attaque est observe sur les mtaux exposs aux milieux acides. - La corrosion galvanique ou corrosion bimtallique: Elle est due la formation d'une pile lectrochimique entre deux mtaux qui diffrent par leur potentiel de corrosion. Le mtal ayant le potentiel de corrosion le plus ngatif, subit une corrosion acclre provoque par l'autre mtal.- La corrosion caverneuse: Elle est due une diffrence d'accessibilit de l'oxygne entre deux parties d'une structure, crant ainsi une pile lectrochimique. Cette attaque slective du mtal est observe dans les fissures et autres endroits peu accessibles l'oxygne.- La corrosion par piqres: Elle est produite par certains anions, notamment les halognures, et plus particulirement les chlorures, sur les mtaux protgs par un film d'oxyde mince. Elle induit typiquement des cavits de quelques dizaines de micromtres de diamtre.- La corrosion sous contrainte: C'est une fissuration du mtal qui rsulte de l'action commune d'une contrainte mcanique et d'une raction lectrochimique. Dans la plupart des cas (corrosion galvanique, caverneuse, par piqres, etc.), c'est la formation d'une pile de corrosion qui est l'origine de la corrosion.Une pile de corrosion est une pile lectrochimique qui se forme lorsque deux parties d'une structure possdent un potentiel lectrique diffrent. La diffrence de potentiel rsulte souvent des htrognits du matriau ou du milieu environnant. La surface de l'acier est alors constitue d'une multitude de micro-piles, elles-mmes constitues de zones dites anodiques o les lectrons sont librs et de zones cathodiques o les lectrons sont consomms.En milieu aqueux, le processus de corrosion lectrochimique de l'acier peut tre dcrit de manire simplifie par deux ractions lectrochimiques lmentaires simultanes. Dans la zone anodique, l'acier se dissout:Fe Fe2+ + 2e- (2)Les ions ferreux Fe2+ passent dans la solution et peuvent s'oxyder ultrieurement en ions ferriques Fe3+. Dans la zone cathodique, les lectrons produits sont consomms afin de maintenir l'quilibre lectronique. Les ractions cathodiques correspondantes sont la raction de l'oxygne dissous dans l'eau (3a) ou la rduction du proton avec dgagement d'hydrogne (3b):O2 + 2H2O + 4e- 4OH- (3a)2H+ + 2e- H2 (3b)Les ions hydroxyde OH- forms dans la solution peuvent ensuite se combiner aux ions ferreux Fe2+ et prcipiter en hydroxyde ferreux la surface de l'acier, lorsque les concertations en ions ferreux et hydroxyde le permettent:Fe2+ + 2OH- Fe (OH)2 (4)Les ractions chimiques ci-dessus se produisent parce que avant d'tre place dans le coffrage, une armature en acier est rouille puisqu'elle a d'abord t expose l'atmosphre. Lorsque le bton frais est mis en place autour de cet acier, l'eau de gchage pntre travers les pores de la rouille, o elle forme progressivement de la ferrite de calcium hydrat (4 CaO, Fe203, 13H20). Mais surtout, cette eau ragit avec l'acier mtallique et forme sur celui-ci une fine couche d'hydroxyde de fer [Fe (OH)2] et de calcium (Ca (OH)2].Tous ces produits au voisinage de l'acier donnent la solution interstitielle du bton un PH lev, de l'ordre de 13.L'eau de gchage du bton permet donc de former autour de l'acier des produits, qui le protgent par passivation. Plus exactement, sous la rouille, une armature est recouverte d'une fine couche protectrice de produits blancs, base de ferrite et d'hydroxyde de calcium.Une telle protection disparat si des agents agressifs s'infiltrent dans le bton et provoquent de nouvelles ractions chimiques qui diminuent le pH du bton.I.2 - LA CORROSION DES ACIERS DANS LE BETON II.2.1 - Prsentation gnrale Le bton, du fait de sa forte alcalinit, apporte aux armatures une excellente protection face la corrosion. Dans ces conditions de pH, l'acier est protg grce la formation d'un film extrmement mince et adhrent appel film passif pouvant tre constitu de divers oxydes.En prsence d'eau et d'oxygne, ce film est dtruit par diffrents agents tels que les chlorures, les sulfates et le gaz carbonique. Le mtal est alors dpassiv et la corrosion devient possible avec formation de nouveaux oxydes, dont le volume au moins deux fois suprieur (jusqu' six fois suprieur pour certains oxydes) celui du fer initial entranera des fissurations du bton qui acclreront le processus de corrosion en facilitant la diffusion de l'oxygne et des espces corrosives. La corrosion des armatures est issue d'un processus lectrochimique qui ne peut se produire que si certaines conditions sont runies. En effet pour qu'un acier se corrode, il doit y avoir simultanment: - un lectrolyte ayant une conductivit ionique non ngligeable; - une quantit suffisante d'oxygne accdant la zone catholique;- la prsence d'un agent agressif. II.2.2 - Processus de la corrosionLes processus fondamentaux de la corrosion des aciers dans le bton sont illustrs sur les figures 3 et 4.

Figure 1: Reprsentation schmatique de processus de base de la corrosion des aciers dans le bton.

Figure 2: Les tapes de la corrosion des aciers dans les btons, induite par des agents agressifs. L'agent agressif pntre dans l'entourage puis dclenche la formation de rouille. Celle-ci se dveloppe et peut fissurer l'enrobage.L'oxygne qui peut diffuser dans le bton via le rseau poreux, se dissout dans la solution interstitielle et finit par atteindre la surface de l'acier. Sur cette surface, dans la zone catholique, l'oxygne est rduit en ion hydroxyde (OH-) selon la raction lectronique (3a). C'est, dans la plupart des cas, la raction cathodique associe la corrosion des aciers dans le bton. Cependant, dans le cas d'un bton carbonat ayant un pH moins lev (8-9), l'eau peut tre rduite en dihydrogne selon la raction (5): 2H2 0 + 2e- ? H2 + 20H- (5) Quelque soit la raction cathodique mise en jeu, la production d'ions hydroxyde fait augmenter le PH de la solution interstitielle au niveau de la zone cathodique.La raction anodique correspondante est la dissolution de l'acier conformment la raction (2). Celle-ci entrane une diminution de la section de l'acier qui peut finir par rompre.Les ions Fe2+, produits intermdiaires de la corrosion, pouvant s'oxyder ensuite en Fe3+ sous certaines conditions, s'accumulent la surface de l'acier ou sont dissous dans la solution interstitielle ou bien encore diffusent loin de l'armature en fonction des caractristiques du milieu.Dans la solution interstitielle du bton, normalement riche en oxygne et possdant un pH lev, les ions Fe2+ peuvent rester sous la forme Fe (0H)2 ou tre oxyds en ions Fe3+, qui hydrolyss se trouvent alors sous la forme Fe (0H)3, formant ainsi un mince film passif la surface de l'acier, ce qui va retarder la dissolution du fer. Dans ce cas, l'acier est bien protg et il n'y aura pas de dommages dtectables dus la corrosion. Sous certaines conditions, le cas lorsque le bton a t carbonat et que le pH de la solution interstitielle est descendu en dessous de 9 ou lorsqu'une qualit suffisante d'ions chlorure (Cl-) a pntr dans le bton, satur en eau, et atteint l'armature de ce fait, la section de l'acier peut continuer de se rduire et la rupture de l'armature se produire. Ce processus, prjudiciable la dure de vie d'un ouvrage, est favoris lorsque le bton est satur en eau car l'vacuation des ions Fe2+ de la surface de l'acier est facilite. Ces ions peuvent alors migrer la surface du bton et y former des rouilles mais ce type de dommage d la corrosion n'a pas d'impact significatif sur l'enrobage du bton; il amliore mme l'adhrence du bton sur l'acier. La corrosion devient prjudiciable lorsque la vitesse de corrosion de l'acier est trs leve et que les produits de corrosion, ne pouvant tre vacus de la zone de corrosion, s'accumulent la surface de l'acier. C'est le cas si la solution interstitielle est riche en oxygne et en espces agressives, et si l'enrobage de bton n'est pas assez humide. Une partie des ions Fe2+ dissous peuvent alors s'oxyder et tre transforms en oxydes ferriques hydrats (Fe203, H20) qui se dposent ensuite, avec des oxydes et hydroxydes ferreux, l'interface acier bton. Le volume des produits de corrosion tant 2 6 fois suprieur celui du mtal, une contrainte d'expansion se cre cette interface plus acier est corrod, plus cette contrainte est importante, et lorsque celle-ci devient plus importante que la rsistance la traction de l'enrobage, des fissures apparaissent. Ces fissures vont acclrer la pntration des espces agressives et de ce fait les processus de corrosion. Un processus corrosion ? fissures ? pntration d'espces agressives ? plus de corrosion ? plus de fissures ? plus d'espces agressives ... s'instaure. Selon TUUTI, l'volution de la corrosion des armatures du bton s'effectue gnralement en deux tapes (figure 3).- Au dpart, l'acier est stabilis par la couche de passivation qui empche la formation de rouille supplmentaire. Puis, durant la phase d'amorage (incubation), les espces nfastes vis--vis de la corrosion pntrent dans le bton et l'acier se dpassive alors progressivement. Cette dpassivation peut tre engendre par de nombreux facteurs dont la carbonatation et la pntration des ions chlorures. - Les oxydes et hydroxydes produits par des ractions d'oxydation la surface du mtal s'accumulent. La formation de ces produits d'oxydation va alors entraner un gonflement qui finira par provoquer la fissuration de l'enrobage de bton (point D).Temps DIIPropagationIAmorage(Incubation)Volume des produitsde corrosionFigure 3: Schma de la cintique de corrosion des armatures dans le bton.En pratique, il doit tre fait en sorte que la priode d'amorage (incubation) soit la plus longue possible. Pour cela, il faut prvoir des paisseurs d'enrobage suffisantes et choisir une formulation de bton permettant de diminuer sa permabilit l'eau et aux gaz.II.2.3 - La dpassivation des armatures Si un acier est pralablement recouvert de produits passivants (cas du bton sain), cette protection est altre le plus souvent par l'introduction de deux agents pouvant se prsenter simultanment: le dioxyde de carbone C02 (carbonatation) et l'ion chlorure Cl- (chloruration) en excs au niveau des armatures. Il se produit alors une dpassivation.Les deux phnomnes de carbonatation et de chloruration interagissent entre eux puisque la carbonatation, en changeant la structure du rseau poreux, peut affecter la diffusion des chlorures au sein du bton. En effet, aprs carbonatation, il a t observ une rduction de la porosit totale et une redistribution de la taille des pores, rendant plus difficile la pntration des chlorures ( ).Le mcanisme de dpassivation comprend les tapes suivantes: - la couche passivante est dtruite localement l o la teneur en chlorure ou en dioxyde de carbone est trs forte; - de la rouille se forme l o la passivation a disparu; - la rouille se transforme en des oxydes (ou hydroxydes) poreux si la teneur en oxygne est assez leve.Lorsque le pH du bton est infrieur environ 9, les teneurs critiques en chlorures et en carbonates provoquant la dpassivation de l'acier sont trs faibles et correspondent des eaux naturelles, potables. C'est pourquoi, en pratique, ce PH est souvent considr comme tant la valeur critique de dpassivation des aciers. La carbonatationLa carbonatation est engendre par raction entre le dioxyde de carbone de l'air et certains constituants du bton tel que le ciment. Le dioxyde de carbone gazeux pntre par diffusion dans le rseau poreux du bton et ragit avec la portlandite Ca(OH)2 pour former des carbonates tel que le calcite CaCO3, ce qui provoque un abaissement du pH a 9 environ, suivant la raction suivante en milieu aqueux:CO2 + Ca (OH)2 CaC03+ H2O (6)En prsence de bases alcalines, telles que Na0H ou K0H, la solubilit de la chaux est relativement faible et la raction peut se ralentir. Cependant ces bases alcalines se carbonatent elles aussi:CO2 + 2X0H X2CO3 + H2O (7)Avec X= Na ou KLa carbonatation des bases alcalines augmente la solubilit de la chaux qui peut alors se carbonater en plus grande quantit:X2CO3 + Ca (OH)2 CaCO3 + 2XOH (8)Avec X = Na ou KLa carbonatation est un phnomne progressif qui, avec le temps, atteint des couches de plus en plus importantes.La vitesse de carbonatation est fonction de nombreux paramtres dont les plus importants sont la permabilit et le taux d'humidit relative du milieu ambiant. La vitesse de carbonatation est maximale pour une humidit comprise entre 40% et 80%, 60% tant considr comme la valeur la plus critique. Dans les environnements secs, la quantit d'eau est insuffisante pour dissoudre le CO2, alors que dans les environnements trs humides, le bton tant satur, la diffusion de CO2 est considrablement ralentie.De trs fortes teneurs, dans un bton, en cendres volantes (>30%) et en laitiers (>50%) peuvent acclrer significativement sa vitesse de carbonatation.La carbonatation commence donc la surface du bton et concerne une certaine paisseur (dite profondeur de carbonatation) de ce matriau.pH > 11Bton non carbonatBton carbonatExtrieur Alimentation en CO2pH < 9Zone carbonateIntrieur Le schma de la figure 4 illustre le principe de la formation de la carbonatation.Figure 4: Schma de principe de la formation de la carbonatation. Les ions chloruresLa corrosion des armatures gnre par les ions chlorures est la principale cause de dgradation des structures en bton arm.Les chlorures agissent dans les mcanismes de corrosion en diminuant la rsistivit de l'lectrolyte et en permettant un amorage plus rapide de la corrosion en dpassivant la couche superficielle. La corrosion qui en rsulte sous forme de piqres la surface de l'acier est une corrosion localise. Les chlorures agissent aux zones anodiques, de surface bien plus petite que celles des zones cathodiques, et la vitesse de corrosion sur les zones anodiques s'en trouve fortement augmente. Une fois la corrosion amorce, il est bien plus difficile d'y remdier que dans le cas de la carbonatation car le processus est autocatalytique.Les chlorures prsents dans le bton peuvent provenir de deux sources diffrentes. Soit ils sont prsents au moment du gchage: utilisation d'eau contenant des chlorures ou agrgats contamins. Soit ils proviennent de l'environnement (atmosphre marine, sels de dverglaage, produits chimiques) et ont diffuss dans le bton. Les chlorures existent sous deux formes dans le bton.- Les chlorures libres qui sont dissous dans la solution interstitielle;- Les chlorures pigs ou lis qui sont combins des hydrates du ciment et des agrgats, ou absorbs physiquement sur les parois des pores.Les ions chlorures qui pntrent dans le bton peuvent ragir chimiquement avec l'aluminate tricalcique (C3A en nomenclature des cimentiers) et former des monochloroaluminates hydrats (C3A. CaCl2. 10H2O), relativement stables dans le bton.La concentration en hydroxydes dans la solution interstitielle agit de faon significative sur la proportion des chlorures lis: plus la concentration en hydroxydes est leve, moins il y aura de chlorures dans la solution. Une lvation de temprature, quant elle, diminue la capacit de chlorures se lier. Typiquement, 40 50% des chlorures totaux sont lis.Seuls les chlorures libres participent la corrosion des armatures.Les chlorures ayant atteint l'armature attaquent l'acier initialement passiv, en certains points localiss. Le film passif est alors dtruit localement et laisse apparatre des zones anodiques o l'acier est dissout. Le reste de la surface qui est encore passive correspond aux zones cathodiques. La surface des zones cathodiques tant bien plus importante que celle des zones anodiques, la dissolution de l'acier croit en profondeur plutt qu'en surface de l'acier formant ainsi des piqres ou des cavernes. Le mcanisme de ce type de corrosion est complexe car la composition de la solution l'intrieur de la piqre est modifie par rapport celle de la solution interstitielle qui l'entoure.Au sein de la piqre, les ions chlorures s'associent avec l'ion hydrogne de l'eau pour former de l'acide chlorhydrique.Fe2+ + Cl- + H2O Fe0H+ + H+Cl- (9)H+Cl- H+ + Cl- (10)Ces ractions acidifient la solution dans la piqre, abaissant fortement le pH entre 3,8 et 5. Les ions chlorures rgnrs continuent d'tre actifs pendant tout le processus de corrosion qui est ainsi autocatalys.Les ions hydroxyde de la phase interstitielle du bton se combinent alors avec les ions ferreux Fe2+ ayant diffus hors de la piqre tandis que la raction cathodique est la mme que dans le cas de corrosion en absence de chlorure.Tant que la solution l'intrieur de la piqre est acide, la dissolution de l'acier reste active et les piqres croissent en profondeur. Ce mcanisme est schmatis (Figure 5) par le modle de PAGE et al. Les piqres continuent de crotre si la concentration locale en ions chlorure est suffisante (la concentration des chlorures doit augmenter tandis que celle des ions hydroxyde doit diminuer). Si ce n'est pas le cas, la repassivation de l'acier est possible. Mtal

Figure 5: Modle de PAGE et al. Attaque de l'acier par les ions chlorureAinsi, une trop faible concentration en ions chlorure dans la solution interstitielle ne dtruira pas le film passif. Il existe donc une teneur critique en ions chlorure ou un rapport en concentration chlorures/hydroxydes not [Cl-] / [OH-]. Ds que le rapport [Cl-] / [OH-] dpasse le seuil critique gal 1, la solution est instable: elle devient plus acide. Cette instabilit correspond la formation de produits de corrosion qui, en prsence d'oxygne ne protgent pas l'acier. Mais lorsque ce rapport est infrieur 1, les chlorures n'ont pas d'effet sur cette solution qui reste donc stable.Sur le plan pratique, les paramtres qui peuvent influer sur cette teneur critique en chlorure sont: le dosage en ciment (et le rapport Eau/Ciment), la valeur du pH, la nature du ciment (fixation de chlorure, etc.) et celle des additifs ventuels (cendres, etc.), la temprature moyenne, la teneur en oxygne et l'humidit du bton. L'tat d'enrouillement initial des armatures a galement un effet sur la valeur de la teneur critique en chlorure.Le seuil critique est considr atteint s'il y a 0,2 0,4% d'ions chlorure par rapport la masse du ciment.Il est noter que la teneur en chlorure qui amorce une corrosion n'est pas relie la vitesse de corrosion des armatures, une fois dpassives.II.2.4 - Facteurs influents de la corrosionLa tenue, face la corrosion des armatures dans le bton est fonction des paramtres concernant l'acier et le bton ainsi que des proprits existantes leur interface. Cela est dtermin par la composition de la solution interstitielle du bton et des caractristiques mtallurgiques de l'acier. Les facteurs environnementaux (humidit, temprature, dioxyde de carbone, ions chlorure) ne peuvent affecter directement le processus de corrosion mais ils peuvent causer des dgradations du bton et acclrer l'entre d'espces agressives rendant la solution interstitielle en contact avec l'acier plus corrosive.Lorsqu'ils atteignent les armatures, les ions chlorure et le dioxyde de carbone sont tenus pour responsables de la plupart des cas de corrosion des structures en bton arm. La temprature et l'humidit, tout comme les autres facteurs pouvant dtriorer le bton, jouent aussi un rle important dans la corrosion des armatures.La corrosion de l'acier n'est donc pas dpendante d'un unique paramtre mais de plusieurs dont les interactions concourent ou non la corrosion. Influence de l'enrobageL'paisseur de l'enrobage en bton dtermine le temps que vont mettre les espces agressives pour arriver l'armature. Parfois, la dure de vie d'une structure peut tre fortement amliore en augmentant l'paisseur de l'enrobage, barrire mcanique freinant, voire stoppant la pntration d'espces participant la corrosion des armatures. Influence de la composition du btonTout ce qui conditionne la solution interstitielle et la porosit du bton est un facteur pouvant affecter ou non la corrosion. Le type et la teneur en liant, les additions minrales et le rapport E/C (Eau/ciment) dterminent la performance d'un bton. Le choix de la formulation du bton et de la nature de ses principaux constituants constitue une approche pour augmenter la rsistance la corrosion du bton. Toutes modifications de la formulation d'un bton produisant une augmentation de sa compacit ou une rduction de sa permabilit ont gnralement un effet favorable sur la rsistance la corrosion.Le rapport E/C a une trs grande influence sur la porosit du bton: plus il est important, plus la porosit est grande, facilitant ainsi la pntration des espces agressives puis la corrosion de l'acier. L'influence du rapport E/C est bien plus importante que le type de liant utilis.Quant aux ajouts minraux, en faibles quantits, ce sont les cendres volantes et les fumes de silice qui ont gnralement une influence bnfique puisqu'elles produisent une trs nette diminution de la permabilit, du coefficient de diffusion et de la conductivit du bton. L'augmentation de la compacit provoque par les ajouts minraux, utiliss en quantit suffisante, peut de plus annuler largement les effets nfastes de la diminution du PH interne et de la moins grande quantit d'aluminate tricalcique (C3A) qui dcoulent de l'utilisation de ces ajouts. Influence de l'humiditL'effet du taux d'humidit, ou degr de saturation en eau, dans le bton est important car la vitesse de corrosion dpend fortement de ce taux, celui-ci influenant directement la conductivit, la rsistivit lectrique et la diffusion de l'oxygne. Pour des taux d'humidit infrieurs 80%, l'oxygne atteint facilement les aciers mais la faible conductivit du bton augmente mais la faible conductivit du bton limite la vitesse de corrosion. Plus le taux d'humidit augmente, plus la conductivit du bton augmente mais en contrepartie la diffusion de l'oxygne vers les armatures se fait de plus en plus difficilement. L'humidit relative la plus favorable l'apparition de la corrosion est de 70 80%.La corrosion des aciers, dans le cas des structures ou des parties de structures immerges, ne constitue gnralement pas un problme majeur puisque l'oxygne ne parvient que trs difficilement atteindre les armatures. Influence de la rsistivit du bton La rsistivit lectrique affecte de manire significative la corrosion des armatures puisqu'il existe une relation entre la corrosivit et la rsistivit du bton. La rsistivit du bton est fonction de la composition de la solution interstitielle, de la microstructure du bton (taille et distribution des pores), de l'humidit et de la teneur en sels ainsi que de la temprature. La valeur de la rsistivit du bton se situe le plus souvent entre 103 et 107 ohm/centimtres.Le tableau 2 prsente la corrlation tablie entre la rsistivit mesure du bton et la probabilit de corrosion des armatures.Tableau 2: Probabilit de corrosion en fonction de la valeur de la rsistivitRsistivit du bton (RVL. cm)Probabilit de corrosion

< 5Corrosion quasi-certaine

5 - 12Corrosion probable

> 12Corrosion improbable

Effet de l'oxygne Dissous dans la solution interstitielle, l'oxygne est primordial dans la raction cathodique du processus de corrosion des armatures dans le bton.Plus la teneur en oxygne est importante, plus la vitesse de dissolution de l'acier augmente. Autres agents agressifs Des sels, contenus dans l'eau pntrant le bton, peuvent contribuer la formation de produits de corrosion sur l'acier. Ainsi, les ions sulfate agissent qualitativement comme les ions chlorures et certains sels solubles tels les perchlorates, les actates, les halognures autres que les chlorures peuvent aussi tre corrosifs pour les armatures.II.2.5 - Consquences des dsordres provoqus par la corrosion des armaturesII.2.5.1 - L'aspect du parement de l'ouvrage Les efflorescences et les tches de rouille qui sont la consquence de la pntration d'agents agressifs dans l'enrobage du bton, altrent l'aspect de l'ouvrage. Parfois, ce point est considr comme tant de peu d'importance par le gestionnaire des ouvrages mais par contre ce sont les fissurations et les fracturations du bton qui commencent inquiter le gestionnaire car des clats de bton peuvent se produire. II.2.5.2 - La scurit vis--vis des usagers Les clats de bton prsentent un risque pour les personnes qui circulent prs de l'ouvrage ou l'exploitent. Leur prvention et leur limination doivent par consquent tre traites avec grand soin.II.2.5.3 - La stabilit de l'ouvrageDes essais effectus sur des prouvettes ont permis d'estimer les valeurs des forces d'adhrence pour des lments en bton dont les armatures sont corrodes. Il est apparu que ni la qualit du bton ni le rapport enrobage/diamtre d'armature n'influent sur la force rsiduelle d'adhrence, mme si l'enrobage est fissur par la corrosion de l'armature sans qu'il ne soit dtruit par clatement.En ce qui concerne les moments flchissants et les efforts tranchants une recherche exprimentale a port sur l'effet de la corrosion sur ces grandeurs mcaniques. Elle a montr que pour prvoir de faon conservatrice la tenue des lments en bton arm, il suffit d'appliquer les modles de calculs classiques, en considrant la section rduite des armatures ainsi que la section rduite de bton. Ainsi, tant que les diminutions de section des armatures restent faibles et que l'enrobage reste cohsif, la corrosion des armatures ne modifie pas significativement la tenue au moment flchissant ou aux efforts tranchants. Mais lorsque la corrosion a atteint un stade avanc, des calculs plus prcis doivent tre faits pour valuer la tenue rsiduelle de l'ouvrage. Ce document ne traite que du matriau et laisse de ct les problmes de structures.CHAPITRE IIICARACTERISATION, DIAGNOSTICIII.1 - INTRODUCTION, OBJECTIFS DU DIAGNOSTICIII.1.1 - Place du diagnosticUn diagnostic pralable de l'ouvrage constitue la base ncessaire pour le choix d'une stratgie de rparation adquate et pour permettre une valuation plus prcise des cots.Le processus conduisant une action de rparation et de protection des ouvrages en bton peut se dfinir en six tapes. Le diagnostic intervient dans les deux premires tapes de ce processus. La premire tape, appele tape de mise en vidence de la dgradation peut tre dclenche par une opration de surveillance (cas des ouvrages d'art par exemple), une opration d'entretien, ou la suite d'un vnement accidentel (chute de morceaux de bton par exemple). Elle dbouche sur le transfert de l'information vers les responsables qui sont ainsi sensibiliss au problme observ.La deuxime tape est le diagnostic proprement dit, ou recherche d'une pathologie partir des symptmes. Il est demand dans le cadre: d'une tude spcifique; de travaux de rfection ou de rnovation, de renforcement; d'une inspection rgulire mettant en vidence des dsordres; d'une expertise; ou d'une dmarche prventive... III.1.2 - Cas particulier de la corrosion des armaturesLa corrosion des armatures a souvent pour consquences des symptmes visibles sur le parement, tels que des clats, paufrures, tches de rouille. Dans certaines circonstances, toutefois, une dlamination dans le lit des armatures peut se produire sans signes apparents de corrosion.La forme, l'tendue des dsordres, leur intensit dpendent la fois de la position des armatures (enrobage et espacement), de la qualit du bton d'enrobage (compacit et homognit), et de l'environnement (nature de l'agent agressif: chlorures, sulfates). Ainsi, lorsqu'une corrosion se manifeste, il est raisonnable de s'attendre ce que le processus de dgradation s'tende au-del de la dgradation visible. Le graphique de la figure 6 ci-dessous illustre les diffrents stades de dgradation du bton:Capacit structurelle affecteEffondrement Dgradation visibleInitiation A1A2A3A4Temps Dgradation Figure 6: Les diffrents stades de dgradation du bton.La plupart des mthodes d'investigation sont donc orientes vers la dtermination de caractristiques lies ces paramtres.II.1.3 - Objectifs du diagnostic de corrosion Les objectifs d'un diagnostic de corrosion sont: - l'identification de l'origine (carbonatation, chlorure externes ou internes, autres); - l'valuation de l'tendue dans l'espace;- la prdiction de l'volution probable dans le temps ou dans l'espaces;- l'estimation des consquences sur la scurit de l'ouvrage ou des personnes;- la dfinition des suites donner et entre autre le principe des solutions de rparation. Les considrations d'ordre esthtique sont par ailleurs prendre en compte dans de nombreux cas: btiment, monuments historiques du fait de la nature des matriaux de base, de leur texture, de leur couleur et de la nature du ciment. Ceci est prendre en compte dans l'tablissement du programme d'investigations.II.1.3 - Procdure suivre La procdure suivre s'intgre dans une dmarche globale qui peut mener jusqu' des travaux de rparation. La dcouverte des dsordres sur une structure entrane gnralement: - la mise en oeuvre de mesures de sauvegarde si ncessaires (purges, filet de protection...); - la ralisation d'une visite prliminaire et de certaines autres oprations dans le but d'tablir un pr-diagnostic; - la mise au point d'un programme d'investigation; - le lancement des oprations lies au diagnostic... L'ingnieur charg des oprations de diagnostic doit avoir des comptences sur la physico-chimie des matriaux, l'instrumentation, les mthodes de rparation et de traitement. Dans les cas dlicats, il devra s'associer avec un ingnieur spcialiste des structures (pour les problmes d'ordre mcanique), ou un ingnieur chimiste de la laboratoire (pour les problmes lis au gonflement du bton, etc.). II.2 - VISITE PRELIMINAIRELa visite prliminaire a pour objet d'amliorer la comprhension de l'tat et du fonctionnement de la structure, de prciser les conditions environnementales, les dsordres visibles, l'accessibilit aux parties dgrades. Cette inspection dbouche sur un pr-diagnostic et sur un programme d'investigation. Elle comprend: - la collecte des informations ncessaires la comprhension de l'ouvrage: historique, documents, rapports, implantation, orientation, date de construction, plans de coffrage et de ferraillage, environnement (nature chimique, vents dominants), matriaux (ciment, agrgats, dosage), etc. - un examen succinct de l'intgralit de la structure, et le relev de tous les symptmes avec prise de photographies. On utilisera les moyens d'accs les plus adapts: il est ncessaire de voir de prs les surfaces dgrades. Quelques tests simples (profondeur de carbonatation, prsence de chlorures, Alcali-raction dont le but est de dterminer le niveau de dgradation, pourront tre envisags cette tape afin d'orienter le programme d'analyse futur. Lors d'une visite prliminaire, l'ingnieur doit se poser les questions suivantes:- pourquoi les armatures se sont-elles corrodes? - quelle est l'incidence de la corrosion sur la scurit de la structure?- les armatures se corrodent-elles galement aux zones ne prsentant pas de dgts visibles?- quelle stratgie de rparation adopter et selon quelle urgence?Aprs cette visite, l'ingnieur doit tre capable: - d'mettre un pr-diagnostic sur les causes probables des dsordres; - d'effectuer la mise au point du programme des investigations. Ce dernier tiendra compte de toutes les suggestions relatives l'accs, l'environnement, la prsence d'nergie lectrique etc.; - d'valuer si la mise en jeu des responsabilits et garantie est ncessaire;- et de faire valuer les mesures de sauvegarde (limitation du trafic, mise sous surveillance renforce.)Il doit galement estimer le cot probable et la dure des investigations si celles-ci sont raisonnables au vu de la valeur vnale de l'ouvrage.III.3 - INSPECTION DETAILLEE L'inspection visuelle de la totalit de la structure est mise en oeuvre afin de dtecter tous les signes de dtrioration, et d'identifier toutes les sources potentielles de dsordres. Elle comprend les deux phrases suivantes:III.3.1 - Prparation de l'inspectionIl s'agit tout d'abord de vrifier et complter les informations recueillies lors de la visite prliminaire, de rechercher des documents de synthse dj tablis, tels que les prcdents rapports d'expertise, etc.Les moyens d'accs seront recenss et dfinis au pralable, et toutes les dispositions prises (scurit, accs, nettoyage, etc.).III.3.2 - InspectionL'inspection proprement dite comprend le relev, ventuellement sur plan, de tous les dsordres visibles, et de tous renseignements utiles quant l'aspect du parement:- la prsence d'anciens revtements ou de produit d'imprgnation- l'apparence de la surface du bton, stalactites, efflorescences, traces de rouille;- la prsence de fissures (ouverture, rseau);- la dtrioration de la peau du bton;- les armatures apparentes et les paufrures;- la dformation de la structure;- la dtection des zones sonnant creux;- les traces d'humidit.Ce relev sera effectu en se rfrant un guide de dfauts.III.4 - INVESTIGATION IN SITUUne investigation type se compose d'une srie de tests diffrents suivie d'une phase d'analyse permettant le choix de la stratgie optimale de rparation. La ralisation du mme genre de tests est galement un moyen de contrle de qualit pour les ouvrages rcents.Le programme des investigations est tabli en tenant compte des contraintes et impratifs suivants:- l'importance de la structure;- la nature, la gravit et l'intensit des phnomnes, la scurit des personnes;- les dlais et les cots;- l'accessibilit;- l'environnement, etc.III.4.1 - Mesures relatives aux armaturesIII.4.1.1 - Mesure de l'enrobage des armaturesL'enrobage des armatures est un facteur dterminant dans les phnomnes de corrosion. La technique de mesure de l'enrobage fait appel de nombreux appareils disponibles sur le march, bas sur des principes magntiques ou rflectomtriques (radar gophysique). Toutefois, les prcisions et sensibilits varient fortement d'une technique l'autre, notamment en fonction de la densit du ferraillage. Ces techniques, dont les performances sont fonction de leur principe de base, permettent d'accder aux informations suivantes:- enrobage (profondeur);- estimation du diamtre des armatures;- prsence d'armatures adjacentes;- reconnaissance du profil de l'acier.L'objectif de ces mesures est de localiser gographiquement les armatures faiblement enrobes (en relation avec les dispositions rglementaires d'une part et les spcifications particulires d'autre part), d'estimer les surfaces concernes et enfin d'apporter des lments quantitatifs pour une modlisation de l'volution possible des phnomnes (en relation avec la profondeur de carbonatation ou de pntration des chlorures. Mthode magntiqueLa localisation d'une armature consiste reprer et estimer son paisseur d'enrobage. Il s'agit d'un lectro-aimant aliment en courant continu et dont la tension aux bornes est maximale l'aplomb d'une armature. A valeur de ce maximum dpend entre autres l'paisseur d'enrobage. Autres mthodesIl existe d'autres mthodes d'estimation de l'enrobage de bton autour des armatures. Elles sont plus rcentes et souvent en cours de dveloppement.Une premire mthode pour caractriser l'paisseur d'enrobage est la radiographie (ou la radioscopie) qui permet de dtecter des armatures sous des enrobages pais. Elle permet de localiser les armatures, dtecter les vides et les ruptures franches d'acier de fort diamtre.Une deuxime mthode qui est encore au stade du laboratoire est celle de l'cho de l'impact provoqu par un marteau spcial plac la surface du bton et renvoy vers cette surface par des discontinuits (face arrire du bton, armatures, etc.) Elle devrait permettre de localiser les armatures et de dtecter les vides.La troisime mthode utilise des ondes lectromagntiques de trs haute frquence (radar). Elle est difficile exploiter, son objet est surtout de localiser les armatures.La quatrime mthode est la dtection des rayons infrarouges mis travers le bton par les armatures qui sont pralablement chauffes. Elle est peu exploite, son objet est de localiser les armatures.N.B: Ces mthodes ne font pas encore l'objet de norme.III.4.1.2 - Estimation des surfaces corrodes et valuation des risques de corrosion: mesures de potentielParmi les mthodes lectrochimiques pouvant tre appliques la dtection du risque de corrosion des armatures, dans le bton, les mesures de potentiel sont les plus utilises et les plus connues, du fait de leur simplicit et de leur caractre non destructif. Cette mthode permet une valuation des risques de dpassivation des armatures.Ds le contact de l'armature avec le bton, il s'tablit l'interface acier-bton, une diffrence de potentiel dpendant la fois des ractions dites anodiques (Oxydations: transformation du mtal en oxydes) et des ractions dites cathodiques (rduction de l'oxygne). Ce potentiel est complexe et sa valeur dpend de l'tat de corrosion des aciers). Le potentiel tend vers des valeurs ngatives ds qu'il y a amorce de corrosion), mais aussi de la teneur en eau du bton, de la teneur en lments agressifs, de la profondeur de carbonatations de la compacit du bton, etc. Il ne peut-tre reli ces facteurs par aucune loi, ni aucune formule mathmatique, et la valeur absolue de ce potentiel n'aura donc que peu de signification.Nanmoins, les mesures effectues sur des surfaces reprsentatives permettent d'tablir une cartographie des probabilits de corrosion et de localiser les zones risque au maximum.

Le graphique de l'volution du potentiel lectrochimique de la figure8 ci-dessous est celui d'un mur de 18m du bassin d'une piscine. Il illustre la corrosion des armatures dans ce mur.Figure 7: Corrosion des armatures dans un murde 18m du bassin d'une piscineLes mesures de potentiel sont utilises en phase diagnostic (elles permettent la localisation des prlvements ou de tests complmentaires), mais galement pendant les oprations de rparation (localisation de zones rparer). En surveillance continue, elles permettent galement la dtection d'un phnomne, bien avant qu'un dsordre ne soit visible en surface, et ainsi de mieux planifier les rparations (mesures prventives). Elles ne permettent pas la dtermination de la position des armatures (on utilisera pour cela des mthodes magntiques ou de rflectomtrie radar), ni leur vitesse de corrosion (perte d'paisseur).Elles ne s'appliquent pas:- Aux lments enterrs ou immergs, moins d'adapter la mthodologie ces cas particuliers (par exemple, mettre hors sol, par affouillement, l'lment de structure, le temps de la dpolarisation pouvant demander plusieurs jours);- Au bton revtu d'un produit lectriquement isolant; celui-ci devra tre retir au droit des points de mesure;- Aux armatures actives du bton prcontraint, car la prsence de la gaine en matire plastique ou mtallique ne permet pas de rcuprer le signal correspondant aux cbles. Dans le cas des fils adhrents par contre, la mthode est applicable.La mthode ncessite la mise nu d'une armature, sa connexion une borne d'un millivoltmtre haute impdance dont l'autre borne est relie une lectrode de rfrence place sur le parement.La jonction entre le bton et l'lectrode doit tre humide, et si ce n'est pas le cas, cette humidit doit tre assure (pulvrisation d'eau lgrement alcaline, coton imbib, etc.). L'lectrode de rfrence est une lectrode dont le potentiel est constant, et dfini par une suite d'quilibres lectrochimiques.Le trac des cartographies, et l'tude des gradients de potentiel associs au dveloppement des mthodes informatiques (stockage des donnes) permettent maintenant des interprtations plus fiables et plus prcoces, et ont conduit au dveloppement de ce type de mesure. Le matriel peut comprendre une ou plusieurs lectrodes, ou des roues lectrodes.N.B: il existe pas encore de norme sur la mthodologie de mesure mais il y a une recommandation RILEM.III.4.1.3 - Estimation de la vitesse de corrosionUne autre mthode lectrochimique permet d'estimer la vitesse de corrosion instantane des armatures en une zone donne.Cette mthode est base sur la linarit des courbes intensit/potentiel au voisinage du potentiel libre. La pente de la droite exprime la rsistance de polarisation Rp, qui est relie au courant de corrosion par Icorr = ou B est une constante et A la surface concerne par la polarisation. Malgr plusieurs restrictions d'origine thorique, en mesurant Rp priodiquement, il est possible de contrler l'volution du processus de corrosion, d'identifier les zones forte activit corrosive, et de prdire une dure de vie rsiduelle pour la structure considre.Les appareils permettant ce type de mesure possdent leur propre systme d'talonnage.III.4.2 - Mesures relatives la qualit du bton ou son vieillissementIII.4.2.1 - Dtermination de la profondeur de carbonatationElle constitue une dtermination du degr de vieillissement naturel du bton (mais surtout sa profondeur de neutralisation par le gaz carbonique).Parmi les mthodes de dtermination de la profondeur de carbonatation, la plus simple mettre en oeuvre est le test la phnophtaline. Celui-ci consiste mesurer le front de coloration de cet indicateur sensible au pH, que l'on pulvrise sur une coupe frache de bton. D'autres indicateurs colors, ayant des plages de virage diffrents (bleu de bromothymol, par exemple), peuvent tre utiliss.Des prcautions sont toutefois ncessaires pour tablir la reprsentativit d'une mesure de profondeur de carbonatation. Il faut faire un nombre suffisant de dterminations, tenant compte des conditions locales d'exposition, de l'htrognit possible du matriau.Il n'existe pas l'heure actuelle de mthode non destructive de dtermination de la profondeur de carbonatation.III.4.2.2 - Mesures de rsistivitLa corrosion tant un phnomne lectrochimique, et le bton tant un conducteur, la rsistivit lectrique de ce dernier constitue un paramtre significatif de l'intensit des changes. Celle-ci dpend toutefois d'un certain nombre de paramtres: teneur en eau du bton, composition chimique de la solution interstitielle (prsence de sels), etc.Les mesures de rsistivit sur site ont t utilises en parallle avec les mesures de potentiel pour affiner le diagnostic de la corrosion. En effet, la vitesse de corrosion est contrle par la facilit avec laquelle les ions en solution passent au travers du bton, d'une zone anodique une zone cathodique. Ainsi, de larges gradients de potentiel associs de faibles rsistivits seront caractristiques de fortes vitesses de corrosion.Les mesures peuvent tre influences par la prsence d'armatures proximit du point de mesure, par l'effet d'chelle, ou par la prsence d'une couche de surface ayant une rsistivit diffrente de celle du coeur du bton. Par ailleurs, le principe mme de la mesure (mthode de WENNER 4 lectrodes), possde ses limites.III.4.2.3 Mesures de permabilitLes proprits physiques du bton dont sa permabilit influencent la dure de la priode d'amorage de la corrosion. Une mesure de permabilit partir de la surface est particulirement intressante.Toutefois, ce type de mesures in-situ est influenc par la teneur en eau du bton qui limite son application.Permabilit l'air: sa dtermination consiste en la mise en pression d'une enceinte, et la mesure de la dcroissance de la pression.Permabilit l'eau: dans ce cas, l'essai consiste en la mise en pression d'eau d'une enceinte et la mesure du dbit d'eau par avancement d'un piston destin la pression.La localisation des zones de mesure de permabilit doit tre parfaitement dfinie pour viter les dfauts de surface du bton (nids d'abeilles, fissures, etc.) qui la perturbent.En l'absence de normes ou de spcification, ces mesures restent comparatives III.4.2.4 Cohsion superficielleCette dtermination a son intrt afin par exemple de dfinir la nature du revtement ultrieur mettre en place, dans le cas notamment d'enduit friable ou en prsence d'autre revtement.Elle se dtermine partir d'essais d'adhrence sur les pastilles colles sur la surface du bton (de section carre 5 x 5 cm2 circulaire de diamtre 5 cm). La traction est effectivement l'aide d'un appareil spcifique. Plusieurs mesures sont ncessaires dans une zone (3 cm minimum). Les valeurs sont rapportes en Mpa. A titre indicatif, l'application d'un revtement sur un support bton ncessite un minimum de 0,5 Mpa.III.5 - ANALYSES ET ESSAIS DE LABORATOIREIII.5.1 - Mthodes de prlvementsLes prlvements sont effectus, si ncessaire, dans des zones reprsentatives des tats de dgradation par carottage ou forage.Le forage est utilis, par exemple, pour estimer la pntration des chlorures. Dans ce cas, il concerne des profondeurs successives de l'ordre du centimtre.III.5.2 - Caractrisation chimiqueLes caractristiques chimiques du bton d'enrobage sont dtermines sur les prlvements.- analyse chimique globale: Elle comprend l'analyse de la fraction soluble du rsidu insoluble. Elle a pour objet de dterminer les caractristiques du bton, le dosage en ciment, l'absence d'anomalie;- dosage des chlorures totaux et des chlorures libres (solubles dans l'eau). Les teneurs en chlorures s'expriment par rapport au bton ou par rapport au dosage en ciment. Ce dernier peut tre connu ou valu en laboratoire partir de la mesure de la silice soluble du ciment pralablement identifie (dans le dossier chantier ou par examen microscopique). L'interprtation des rsultats doit tenir compte non seulement des valeurs absolues mesures, mais aussi de l'allure des profils de concentration;- dosage des sulfates;- autres dterminations particulires (par exemple, les sulfures).III.5.3 - Caractrisation minralogiqueLes caractristiques minralogiques du bton sont dtermines par:- microscope optique (lumire transmise ou rflchie) pour la dtermination de la nature du ciment, microscopie lectronique MEB avec microanalyse lmentaire;- diffraction des rayons X pour la recherche et la caractrisation des phases cristallines.III.5.4 - Caractrisation physiqueLes caractristiques physiques du bton d'enrobage sont surtout lies leur rsistance la pntration (transfert des fluides):- porosit l'eau (ventuellement au mercure);- permabilit;- diffusivit des corps tels que les chlorures;- adsorption capillaire;- rsistance mcanique et ventuellement d'autres caractristiquesN.B.: Le bton peut galement tre affect par d'autres pathologies telles que l'alcali-raction, les ractions sulfatiques ou le gel. En cas de doute, des investigations supplmentaires sont ncessaires pour identifier l'origine de la pathologie.III.6 - RAPPORT DE DIAGNOSTICLe rapport de diagnostic prsente l'ensemble des rsultats et leur interprtation, mais doit tre comprhensible mme par un profane, un non initi.Il comprend:- l'identification de la structure, le nom du demandeur;- l'identification du laboratoire (ou de l'ingnieur) charg de l'tude, la date;- une brve description de la structure;- le rappel des objectifs de l'tude;- la liste des documents consults;Les rsultats de l'inspection dtaille;- les rsultats des essais in- situ et de laboratoire;- une discussion sur l'origine des dsordres, leur tendue, leur volution probable et leur incidence sur la scurit;- des conclusions claires sur les dsordres constats et des propositions ventuelles de complment d'tude;- une liste des priorits des rparations et travaux effectuer;- des recommandations relatives aux mthodes de rparation les plus adaptes.CHAPITRE IVCONTRAINTES ET EXIGENCESCe chapitre dresse une liste non exhaustive de critres pouvant guider l'ingnieur qui doit prconiser une rhabilitation du bton arm dgrad par la corrosion des armatures. En effet, le choix de la mthode ou des produits de rparation est soumis des contraintes et exigences qui sont lies au type de rhabilitation ainsi qu' la nature et l'environnement de l'ouvrage rparer.IV.1 - CONTRAINTES STRUCTURELLESL'une des consquences de la corrosion des armatures du bton arm est un affaiblissement de la structure. L'ingnieur charg d'tudier la rparation doit toujours avoir prsent l'esprit, le respect de la scurit de service de l'ouvrage, donc de sa stabilit. Il doit avant mme d'envisager des solutions de traitement de cette corrosion, estimer l'tat gnral de la structure et en comprendre le fonctionnement.Il doit prendre en compte, comme pour un projet nouveau, les contraintes de service d'exploitation, de charges et d'environnement de la structureUne visite approfondie de la structure permettra de dceler les indices rvlateurs de la perte de rsistance de la structure tels que les fissures, les caillages et crasements locaux de bton etc. Quelquefois, cette inspection rvlera que la corrosion est d'abord due un dysfonctionnement de la structure et qu'elle n'est en fait qu'un facteur aggravant.Les structures visites sont en gnral en service et soumises des chargements, leur ge et leur tat gnral permettent l'ingnieur d'apprcier les qualits de la conception d'origine et leur fonctionnement structurel. Il ne convient pas de modifier systmatiquement les structures quand leur comportement est satisfaisant. Mais le traitement de la corrosion qui sera envisag respectera en gnral le projet, en lui redonnant ses caractristiques originelles.IV.1.1 - Respect du fonctionnement de la structure en l'tatLa corrosion des armatures du bton arm peut entraner un appauvrissement des capacits portantes de la structure. Cette perte de rsistance se manifeste par des altrations des matriaux qui sont les suivantes:IV.1.1.1 - Pertes de section du btonLe foisonnement des oxydes de fer dveloppe des contraintes qui peuvent endommager le bton, allant jusqu' l'clater. Il en rsulte que les sections rsistantes du bton diminuent, les contraintes s'organisent, et transitent par les zones adjacentes. La simple reconstitution de ces sections par un produit de ragrage n'est pas toujours suffisante pour retrouver le fonctionnement originel de la structure. Il faudra quelque fois avoir recours des techniques de vrinage pour soulager la structure avant de reconstituer la section altre. Cela peut tre le cas dans des zones comprimes, la nature des produits de reconstitution devra alors tenir compte de la composition du bton en place et de son module d'lasticit. La forme de la dcoupe pour curer les zones altres devra prendre en compte l'angle des joints de btonnage de la zone reconstituer pour que les contraintes transitent correctement lors du rechargement.IV.1.1.2 - Pertes de section des armaturesLa corrosion mtallique est une dissolution, donc une perte de section des armatures. Le facteur de scurit pris en compte dans les calculs de dimensionnement s'en trouve rduit. L'ingnieur charg de la rhabilitation de la structure devra estimer ces pertes.Cette tche n'est pas facile, l'estimation se fait gnralement de faon statique aprs une srie de mesures des diamtres rsiduels effectues dans des sondages. Pour les visites d'valuation, il est trs rare de disposer des moyens d'accs utiliss pour l'excution du chantier. Les sondages d'valuation sont gnralement raliss dans des zones d'accs faciles, o les sections ne sont pas toujours les plus sollicites. Il faut donc se garder la possibilit financire de faire excuter de nouveaux sondages dans les sections les plus sollicites et prvoir un ventuel renforcement d'armature.Si la perte de section est suprieure 10%, il convient de renforcer les armatures. Il faut, bien entendu, s'assurer que les charges de services n'ont pas volu et que rglementairement, les armatures en place correspondent aux sollicitations. L'apport de nouvelles armatures peut alors se faire dans la masse, aprs dmolition des zones et reconstitution du bton soit par un apport externe enrob dans un bton projet connect la surface soit par des armatures additionnelles colles sous forme de plaques de tle ou de tissus de carbone. Mais lorsqu'une armature est fortement corrode, il faut la couper ou la remplacer.IV.1.1.3 - Ancrage et entranement des armaturesLes oxydes de fer forment autour des armatures une gaine qui, partir d'une certaine importance, peut diminuer leur adhrence au bton. Cette perte d'entranement des barres conduit alors une perte gnrale de la rsistance de la structure. La mobilisation des efforts par les barres en traction peut tre modifie par un glissement relatif de l'ancrage lors de sollicitations, la mobilisation des efforts se fait alors avec de plus grandes dformations.Il faut alors quelque fois dgarnir les enrobages de bton altrs pour les reconstituer; ces oprations librent totalement les ancrages de barres. Quand ils ne sont pas accompagns d'un taiement soign de la structure avant le repiquage, ces dgarnissages modifient profondment son fonctionnement et peuvent prsenter un rel danger lors de l'excution.IV.1.2 - Respect des matriaux en placeLes traitements de corrosion des armatures du bton arm sont raliss soit par des apports de matriaux en surface, soit par des reconstitutions de forme aprs purge, soit par des procds agissant en profondeur. Le choix des techniques doit tre fait en considrant les matriaux constitutifs de la structure tant sur un plan physique que technique. Ainsi, le traitement de la corrosion des armatures ne doit pas entraner une dgradation du bton en place qui serait due l'incompatibilit de deux produits en prsence. L'action des produits de protection des armatures ne doit pas engendrer, vis--vis du bton, des actions secondaires prjudiciables au bon fonctionnement de la structure.Avant la prconisation du traitement, l'ingnieur s'assurera que la solution choisie est en adquation avec les conditions de fonctionnement et le milieu ambiant de la structure. Les effets d'un traitement peuvent tre de trois types.IV.1.2.1 - Les actions irrversibles sur la nature des matriauxL'application de produits peut changer de faon irrversible la structure interne ou superficielle des matriaux traits. Certains produits de surface bloquent totalement les porosits du bton et pigent l'humidit dans les structures, ils les rendent ainsi plus sensibles aux cycles gel/dgel. Des produits d'imprgnation qui crent des minraux peuvent modifier l'quilibre chimique du bton en place ou le module d'lasticit des zones fortement imprgnes en surface. D'autres produits peuvent empcher jamais la pose de revtements ultrieurs, etc.IV.1.2.2 - Les effets secondaires aprs traitementCertains traitements peuvent avoir des effets secondaires aprs leur application sur certains btons. Par exemple, les traitements lectrochimiques qui augmentent le pH du bton d'enrobage, peuvent dclencher des ractions d'alcali-granulats. De mme, l'utilisation de produit effet gonflant ( long terme) peut crer des contraintes importantes pouvant aller jusqu' des fissurations ou des clatements.IV.1.2.3 - Les consquences du choix des matriaux de remplacementLe choix des matriaux de remplacement ou de substitution des zones dgrades doit donc tenir compte de l'tat de vieillissement des matriaux en place. Si certaines parties doivent tre partiellement reconstruites, on devra s'assurer de la bonne compatibilit des matriaux entre eux. Certains produits utiliss en ragrages, faciles d'emploi, rapides et compatibles avec des armatures, ne sont pas toujours compatibles avec les btons adjacents. Cela peut tre le cas des produits dont le liant est base de ciment alumineux au contact avec des btons base de ciment portland CEMI.IV.2 - CONTRAINTES DE SITE ET D'EXPLOITATIONLe choix des produits et des procds de rparation prconiser influe fortement sur le caractre prenne de la rparation. Il doit aussi tenir compte des contraintes d'exploitation et du respect de l'environnement pendant l'excution.Pour satisfaire aux exigences lies au site, l'ingnieur devra considrer au moins la localisation de la structure, ses caractristiques et son ambiance.IV.2.1 - Localisation de l'ouvrage (agressivit du milieu, situation)IV.2.2.1 - En site fluvial et maritimeLes sites maritimes et fluviaux sont caractriss par la prsence d'eaux plus ou moins salines et par une atmosphre humide, avec des embruns en bord de mer. La composition chimique de ces milieux les rend agressifs vis--vis du bton arm, surtout en prsence de vent.Par ailleurs, les chantiers de rparation ou de rhabilitation doivent tre conus d'une faon telle que les eaux d'vacuation ne soient pas pollues.IV.2.1.2 - En site industrielSur un site industriel, il est difficile de dresser la liste des polluants et de leurs interactions.Outre le choix de la solution technique compatible avec les produits prsents sur le site, il faut souvent considrer l'enchanement des phases de travaux avec les contraintes de l'exploitant. Comme les pertes d'exploitation dues aux travaux sur des installations de production sont importantes, il est souvent prfrable de prvoir des oprations courtes et partielles, se droulant pendant des priodes d'arrt de l'usine, plutt que des traitements complets qui bloqueraient l'outil de production.IV.2.1.3 - En site urbainL'atmosphre urbaine contient des polluants qui sont principalement des gaz d'chappement ou d'origine industrielle. Les eaux de prcipitation sont galement agressives.Par ailleurs, les sels de dverglaage rpandus sur les chausses sont entrans par les vhicules dans les parkings souterrains ou pntrent dans le sol et finissent par agresser les canalisations enterres.Les ralisations des travaux sont plus contraignantes: elles prennent en compte les contraintes de circulation, la scurit des usagers dans les endroits publics, etc.IV.2.1.4 - En rase campagneL'ambiance en rase campagne est relativement peu agressive. Il convient de considrer les difficults d'approvisionnement en continu pour certains fluides tels que l'lectricit.IV.2.2 - Structures en serviceLe traitement d'ouvrages en cours d'exploitation doit tre choisi en fonction des nuisances temporaires qu'il peut gnrer lors de sa ralisation telles que:- les vibrations;- le bruit;- les odeurs;- les poussires.IV.2.3 - Ambiance (milieu ambiant lors de l'application)La qualit d'une rhabilitation dpend non seulement du produit ou du procd de traitement mais aussi des conditions de leur mise en oeuvre. Des produits ou procds performants mais ncessitant des conditions de mise en oeuvre dlicates, risquent de mener un chec si toutes les spcifications ne sont pas respectes. Les procds ou produits ont chacun leur limite d'application dans un milieu ambiant donn. Les notices techniques et recommandations pour la mise en oeuvre doivent tre minutieusement tudies au pralable.Il convient de vrifier en particulier, pour un site donn:- l'hygromtrie;- le point de rose;- la temprature;- si l'espace est clos ou ouvert (gaz, ventilation, produit, phase solvant)Pour ce dernier point, les risques d'explosion et ceux pour la sant des applicateurs doivent tre pris en compte.IV.3 - EXIGENCES A PRENDRE EN COMPTE POUR LES REPARATIONSL'objet principal d'une rhabilitation est d'arrter ou d'viter la corrosion des armatures du bton arm. Mais le traitement choisi doit aussi rpondre aux attentes du client qui peuvent tre d'ordre fonctionnel ou esthtique, avec le respect du caractre originel ou historique de la structure.Ces exigences sont traites au coup par coup. En gnral, le cahier des clauses techniques particulires fixera les critres de ralisation. Il est recommand de demander l'entreprise charge du chantier, des planches d'essais pour valider les traitements mettre en oeuvre. Il peut aussi tre demand de raliser in situ, une partie de structure qui servira d'essai de convenance. Cette dernire procdure offre l'avantage de pouvoir valider en une seule fois le matriel, les matriaux et la mise en oeuvre de la planche de convenance. Ces validations peuvent concerner des exigences:- de forme;- de couleur;- d'aspect;- de respect de l'environnement.IV.4 - DURABILITELa durabilit d'une rhabilitation correspond au fait qu'elle ne doit pas tre renouvele avant un certain dlai, qui est prcis dans une garantie. Cette durabilit dpend de la pertinence du choix de la technique retenue, de sa mise en oeuvre et des sollicitations aprs traitement.La prennit de l'ouvrage correspond son aptitude remplir les fonctions prvues (mcaniques, esthtiques, etc.) Elle peut tre allonge, aprs traitement de rhabilitation, quand les parements sont de plus revtus d'un cran protecteur contre les agents agressifs.La notion de garantie est une notion contractuelle dont la dure est lie au traitement choisi, pour une structure dans des conditions d'exploitation donnes. La garantie prend effet aprs la rception des travaux. La rception des travaux est un acte de fin de travaux qui atteste que la rhabilitation est conforme au contrat. Avant cette rception, l'efficacit du traitement doit tre vrifie.IV.4.1 - Les contrles du rsultat des traitementsCertaines vrifications sont simples, comme par exemple les couleurs, les formes, la rugosit, etc. D'autres demandent des analyses beaucoup plus fines qui sont prconises au chapitre III. Il faut souvent faire appel des laboratoires spcialiss par effectuer ces contrles.IV.4.2 - Le contrle des revtements de protection des btonsLes produits de protection du bton ne sont pas toujours exigs, bien qu'ils constituent une barrire contre les agents agressifs contenus dans le milieu environnant.La vrification des revtements se limite gnralement des contrles de leur adhrence au support, de leur aspect et de leur paisseur.CHAPITRE VLES METHODES DE REHABILITATIONV.1 - RECONSTITUTION DE L'ENROBAGE De nombreuses mthodes existent pour rparer durablement un parement en bton, arrter la progression des dgradations et viter de nouveaux dsordres. Leur utilisation suppose une mise en oeuvre attentive, un contrle des rsultats et une surveillance adapte.V.1.1 - Principes et dfinitionsL'objectif de la reconstitution du parement est non seulement de restaurer l'apparence du bton mais aussi d'arrter le processus de corrosion tout en rendant la structure son intgrit. Il s'agit de rparations caractre discontinu, ponctuel et superficiel pour lesquelles plusieurs prcautions doivent tre prises:- si les zones dgrades sont visuellement identifiables (bton dcoll, fissures, paufrures, etc.), l'tat des zones adjacentes (avoisinantes) n'est en gnral connu qu'aprs un diagnostic gnralis. Ainsi, les surfaces dgarnir sont en gnral sous estimes lors de leur premire valuation;- si des zones prsentent un risque de corrosion (bton carbonat ou pollu par les chlorures), celles-ci peuvent se dclarer aprs un dlai de quelques annes, ct de la rparation, par l'apparition d'un couple galvanique entre la surface rpare et la surface adjacente.Une attention particulire devra tre apporte aux points suivants:- l'apport de matriaux en surpaisseur peut modifier la section des lments de la structure. Il est donc ncessaire de prendre en compte les charges qui en rsultent;- l'enlvement du bton dgrad ou pollu risque d'affaiblir ou de dsquilibrer la structure. Un phasage prcis doit tre mis en oeuvre. Le recours un taiement peut s'avrer ncessaire;- des remplacements d'armatures seront envisager selon des critres de dcision (diamtre rsiduel, longueur) dcrits plus loin. L'objectif sera de rtablir la section d'origine.Des tapes essentielles sont respecter dont la prparation de la surface du support.V.1.2 - Elimination des zones dgradesAvant de rparer les zones dgrades (armatures apparentes, clatements de bton, traces de rouille, etc.), les revtements en place doivent tre retirs sur toute la surface par un moyen mcanique ou chimique. Les produits de dmolition doivent tre mis en dcharge ou recycls, en conformit avec les textes rglementaires en vigueur sur la protection de l'environnement.Pour traiter les armatures corrodes, il convient de les dgager par burinage, repiquage ou bouchardage, jet d'eau ou sablage. Le dgarnissage doit tre effectu jusqu' ce qu'un acier sain apparaisse (sans trace de rouille) et la longueur de cet acier doit tre dgag sur toute sa priphrie, selon la norme NF P95 95.101 (un dgagement d'un minimum de 2 cm derrire l'armature est conseill). Lorsque les armatures qui ne sont pas parallles au parement sont corrodes leurs extrmits, le bton avoisinant doit tre enlev et ces extrmits doivent tre amputes de 2 cm, pour rtablir un enrobage suffisant.La phase d'limination de la zone sous corrosion constitue l'une des tches les plus dlicates raliser. La bonne tenue dans le temps des rfections de parement dpend directement de la qualit d'excution de ces travaux. Il est donc impratif d'liminer l'intgralit de cette altration, qu'elle soit foisonnante ou de surface et ceci sur toute la priphrie de l'acier par dcapage et brossage soign ou par des moyens mcaniques (sablage, hydrosablage, etc.) Cette opration doit tre plus particulirement soigne en milieu marin car la rouille y est charge de chlorures acides. Les surfaces de btons sont ensuite nettoyes afin de faire disparatre toute poussire ou toute souillure subsistant aprs limination des btons dgrads. Ce nettoyage peut tre ralis par voie humide ou sche (brossage et soufflage), mais dans le cas du lavage l'eau, celle-ci doit tre limine par soufflage ou par aspiration.V.1.3 - Remplacement des armaturesA cette tape des travaux, un contrle du diamtre rsiduel des armatures les plus fortement attaques sera effectu ( l'aide d'un pied coulisse par exemple).Les armatures supplmentaires de mme nature seront mises en place par scellement ou soudure afin de restituer la situation initiale avec une tolrance de 5%, en tenant compte des longueurs d'ancrage et de recouvrement, et des armatures de couture. Dans le cas de soudure, celles-ci devront tre effectues selon les normes en vigueur aprs que la soudabilit de l'acier ait t vrifie.V.1.4 - Protection des armaturesLa protection des armatures consiste appliquer sur toute la surface de celles qui sont dgages (priphrie complte), un produit assurant une protection vis--vis de la corrosion. Ce traitement n'est rellement ncessaire que si, pour des raisons techniques ou esthtiques, l'enrobage ne peut pas avoir la valeur prvue dans les rglements (BAEL 91 rvis 99, par exemple), pour un fonctionnement donn. Il est galement fonction de la nature du produit de reconstitution du parement. On devra galement d'assurer de la compatibilit avec les traitements ultrieurs (lectriques notamment).Cette application doit suivre immdiatement le dcapage car l'oxydation des armatures risque de s'amorcer et de compromettre la bonne tenue de la rparation.V.1.5 - Etape de la rfection des btonsLa rfection des btons consiste rtablir l'enrobage des armatures par la mise en oeuvre de mortier. Ce dernier doit respecter les critres:- de tenue verticale sans coffrage;- de monte en rsistance rapide et de rsistance mcanique suprieure au bton support;- d'adhrence suprieure ou gale la cohsion du support;- d'impermabilit l'eau et aux agents agressifs;- de coefficient de dilatation thermique et de module d'lasticit dynamique quivalent au bton support;- de bonne protection des aciers.Les produits de protection seront, de prfrence choisis dans la famille des produits base de liants hydrauliques avec ajouts ou modifis. Ils doivent tre conforme la norme NFP 18-840 ou tre admis la marque NF produits spciaux destins aux constructions en bton hydrauliques.Cette marque dfinit notamment, pour les produits de rparation de surface, les caractres normaliss garantis (classe d'adhrence, tenue aux chocs, etc.)Lorsque pour des raisons d'esthtique, des produits prformuls ne peuvent pas tre appliqus, il conviendra d'tudier un mortier spcifique, de mme texture, couleur et aspect de surface que le bton en place. Les mortiers doivent tre peu sensibles au retrait, rsister au gel et tre durables. Une autre approche consiste appliquer une premire couche de produit certifi NF ou quivalent, afin d'assurer l'accrochage sur le bton support et une couche de finition pour l'aspect.Enfin, il faut noter qu'il est difficile de masquer totalement des zones rpares localement. Parfois, ces zones rapparaissent sous forme de fantmes du fait des diffrences de comportements entre le bton support et le produit de rparation. Une solution peut consister appliquer un produit de protection sur toute la surface.V.1.6 - Prcautions particulires prendreD'une faon gnrale, une structure rpare se trouve de nouveau expose aux conditions d'environnement qui ont dj crs la corrosion. Il faut donc s'assurer que les surfaces traites ne vont pas engendrer de nouveaux dsordres notamment sur les zones adjacentes.Il est malheureusement souvent constat que des rparations locales sont responsables de nouvelles pathologies:- la zone rpare clate et les armatures se corrodent de nouveau;- les zones avoisinantes se fissurent et se sont les armatures non rpares qui se corrodent.Ainsi proximit d'une rparation locale, la corrosion se caractrise par l'apparition possible des zones anodiques (dissolution) bas potentiel et de zones cathodiques (acier protg). Le couplage entre ces surfaces se traduit par le passage d'un courant de corrosion sortant de la surface anodique. La prparation de surface et la reconstitution du parement ont pour effet de modifier les conditions lectrochimiques des armatures.D'une faon gnrale, les zones rpares sont protges d'une future corrosion. Toutefois:- leur potentiel crot (l'armature se trouve progressivement de nouveau dans un tat de passivit);- de nouvelles anodes se crent autour de cette zone.Des courants de corrosion vont se crer, la densit de courant qui correspond la vitesse de corrosion sera d'autant plus importante que:- la diffrence de potentiel est importante;- les surfaces anodiques sont plus petites;- La rsistance lectrique est plus faible (dpendant fortement de l'humidit et de la prsence de sels);- Les polarisations la fois des zones anodiques et cathodiques sont plus faibles. Ces polarisations dpendent essentiellement des conditions lectrochimiques rgnant l'interface acier/bton. Dans la zone anodique, plus le milieu sera pollu par les chlorures ou rendu voisin de la neutralit par la carbonatation, plus faible sera cette polarisation et plus grand sera le courant de corrosion.L'tendue des surfaces touches par ces courants de corrosion dpend principalement de l'tat d'humidit du bton pollu. En gnral, la surface de cette zone ne dpasse pas quelques centimtres carrs au-del, c'est la corrosion (naturelle) qui est le mcanisme principal de la dgradation.En fait, plusieurs cas sont considrer:a) La rparation est effectue correctementLes zones adjacentes sont passives (absence de carbonatation, de chlorures). Les risques d'amorage et d'volution de corrosion localise sont faibles. La corrosion tait due un dfaut local (enrobage ou bton dfaillant)b) La rparation est effectue correctementLes surfaces adjacentes sont protges (zone sans carbonatation ou faible teneur en chlorures), mais ces deux agents agressifs atteindront les armatures dans un dlai de quelques annes.c) La rparation est effectue correctementLes armatures sont exemptes de produit de corrosion et elles sont protges par l'alcalinit du produit de rparation (s'il est base de ciment) ou par la rsine (par l'effet isolant de celle-ci), mais les surfaces adjacentes sont en tat de corrosion (c'est--dire que le bton y est carbonat ou pollu par les chlorures).d) La rparation n'est pas effectue correctementL'armature n'a pas t dgage puis enrobe de produit de rparation.Dans les cas b, c et d, les risques de corrosion sont importants, dans un dlai difficile dterminer mais pouvant tre infrieur dix ans aprs la rparation (voir la partie V.3: inhibiteurs).e) La rparation est effectue l'aide d'un mortier de rsinePar principe non conducteur. Les mcanismes anode/cathode ne peuvent s'appliquer. Toutefois, il apparat l'interface mortier de rsine/armature/ancien bton un interstice, en cas de manque de continuit, dans lequel, la corrosion s'amorce par aration diffrentielle, puis des modifications chimiques se crent, en l'absence d'alcalinit (bton/carbonate), ou en prsence de chlorures. Dans l'interstice, le milieu devient rapidement acide du fait de l'hydrolyse des produits de corrosion et l'attaque progresse rapidement.Ainsi, il ne faut pas ngliger plusieurs points essentiels dans les phases de la rparation:- le diagnostic (cf. chapitre III);- la prparation de surface de l'armature qui, si des traces de produits de corrosion subsistent, risque de participer l'amorage de corrosion;- la liaison produit de rparation - bton ancien, qui risque d'engendrer des interstices responsables d'amorage de corrosions localises.V.1.7 - NormesLes principales normes relatives aux produits de rparation sont les suivantes:Produits spciaux destins aux constructions en bton hydraulique

N de normesTitresNature du liantAnnes

NF P18-800Dfinitions, classification, conditionnement, marquage, conditions de rceptionH - R1989

NF P 18-802Contrle sur chantierH - R1992

Produits ou systmes de produits destins aux rparations de surface du bton durci

NF P 18-840Caractres normaliss garantis normes d'essais garantis - Normes 1993

NF P 18-852Essais d'adhrence sur surfaces sciesH - R1993

NF P 18-853Essais d'adhrence aprs cycles thermiques sur surfaces sciesH - R1993

NF P 18-853Essai de tenue aux chocs rpts sur surfaces sciesH - R1993

NF P 18-855Essai de permabilit aux liquides avec surfaces sciesH - R1993

NF P 18-856Essai de tenue aux rayonnements ultra violetsR1993

NF P 18-857Essai de tenue aux chocs sur surfaces scies aprs cyclesH - R1993

NF P 18-858Essai d'adhrence sur surfaces rugueusesH1993

NF P 18-859Essai d'adhrence aprs cycles thermiques sur surfaces rugueusesH1993

NF P 18-860Essai de tenue aux chocs rpts sur surfaces rugueusesH1993

NF P 18-861Essai aprs cycles de gel/dgel, de tenue aux chocs rpts sur prouvettes surface rugueuseH1993

NF P 18-862Essai de permabilit aux liquides sur prouvette surface rugueuseH1993

Ouvrages d'arts, normes sur les techniques de rparations

NF P 95-101Rparation et renforcement des ouvrages en bton et maonnerie, reprise du bton dgrad, spcification relative la technique et aux matriaux utiliss1990

H: Produits hydrauliquesR: Rsine de synthseV.1.8 - Essais, contrle et rceptionV.1.8.1 - Essai de convenanceUne preuve de convenance est ncessaire, il faut dfinir ses modalits: la surface, la longueur ou le type d'lment ncessaires.V.1.8.2 - Mortiers de rparationSi les mortiers bnficient du droit d'usage de la marque NF, aucun essai n'est effectuer. Dans le cas contraire, il y a lieu d'effectuer un ou plusieurs des essais prvus dans la norme (essais de convenance) qui devront donc tre planifis avant le dmarrage du chantier.V.1.8.3 - Contrles et rception des produitsCes contrles ont pour but de vrifier que les produits livrs sont conformes aux identifications du cahier des clauses techniques particulires (CCTP) ou conforme aux normes si elles existent aux certificats de qualification et aux avis d'aptitude l'emploi.V.1.8.4 - Contrles de l'applicationCes contrles ont pour but de vrifier qu' tout instant du chantier, l'excution est conforme au CCTP. Les tapes les plus importantes sont les suivantes: Rception du support aprs prparation de surfaceA ce stade, il faut s'assurer que les caractristiques du support prpar (V.1.2 et V.1.3) sont conformes aux hypothses prises en compte pour la rparation et le renforcement.La rception repose d'une part sur l'examen visuel de la surface traite, sur un contrle son