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THESE - APPLICABILITE ET EFFICACITE D’UNE PROTECTION GALVANIQUE AUX ACIERS DE PRECONTRAINTE

ACIERS DE PRECONTRAINTE
THÈSE En vue de l'obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par l’Université Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Génie Civil
JURY
ARLIGUIE Ginette Professeur, Université Paul Sabatier 
BALAYSSAC Jean-Paul Professeur, Univeristé Paul Sabatier 
ESCADEILLAS Gilles Professeur, Université Paul Sabatier 
FAJARDO Gerardo Docteur, Université Autonoma Nuevo Leon 
GALLIAS Jean-Louis Professeur, Université de Cergy Pontoise Rapporteur
PRINCE William Professeur, INSA de Rennes Rapporteur
Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés (MEGeP)
Unité de Recherche : Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC)
Directeurs de Thèse : Pr. ARLIGUIE Ginette et Pr. ESCADEILLAS Gilles
Présentée et soutenue par AL HAJJAR Hikmat

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE 
CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 
I. INTRODUCTION  

II. CORROSION DES ACIERS DANS LE BETON 

II.1 INTRODUCTION 
II.2 NATURE ELECTROCHIMIQUE DE LA CORROSION 
II.2.1 Généralités 
II.2.2 Conditions d'immunité [4] 
II.2.3 Formation d'hydrogène 
II.3 PASSIVATION ET DEPASSIVATION DES ACIERS DANS LE BETON 
II.3.1 Passivation  
II.3.2 Dépassivation 
II.4 CORROSION DES OUVRAGES EN BETON PRECONTRAINT 
II.5 CORROSION DANS LES ENVIRONNEMENTS MARINS 
II.6 STRATEGIES D’INVESTIGATION D’UNE STRUCTURE EN BETON ARME CORRODE 

III. TECHNIQUES DE MAINTENANCE 

III.1 INTRODUCTION III.2 TECHNIQUES NON ELECTROCHIMIQUES  
III.2.1 Réparation traditionnelle  
III.2.2 Revêtements de l’acier  
III.2.3 Revêtements en surface du béton 
III.2.4 Inhibiteurs de corrosion 
III.2.5 Epoxy-coatings (peinture Epoxy) 
III.3 TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES DE MAINTENANCE ET REPARATION 
III.3.1 Protection cathodique
III.3.2 Extraction électrochimique des ions chlores 
III.3.3 Réalcalinisation du béton carbonaté 
III.4 EFFETS SECONDAIRES DES TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES 
III.4.1 Production d’hydrogène sur la surface d’acier  
III.4.2 Diminution de l’adhérence acier-béton
III.4.3 Initiation et accélération de réaction alcali-silice 

IV. TECHNIQUES D’ETUDE DE LA CORROSION DES ACIERS DANS LE BETON 

IV.1 INTRODUCTION 
IV.2 METHODES TRADITIONNELLES 
IV.2.1 Dosages en chlorures 
IV.2.2 Mesures de la résistivité  
IV.2.3 Profondeur de carbonatation  
IV.2.4 Potentiel de corrosion  
IV.2.5 Résistance de polarisation 
IV.3 IMPEDANCE ELECTROCHIMIQUE DE L’INTERFACE ACIER-BETON 
IV.3.1 Généralités 
IV.3.2 Circuit électrique équivalent  
IV.3.3 Circuits électriques équivalents au système acier-béton 
IV.3.4 Description des spectres d’impédance du système acier–béton.
IV.4 AUTRES METHODES 
V. CONCLUSION 
CHAPITRE 2 : PROGRAMME EXPERIMENTAL 
I. INTRODUCTION 

II. EPROUVETTES ETUDIEES  

II.1 EPROUVETTES EN BETON PRECONTRAINT 

II.1.1 Corps d’épreuve  
II.1.2 Application de la protection cathodique par anode sacrificielle (protection galvanique) 
II.1.3 Contrôle de la protection galvanique 
II.1.4 Références des éprouvettes 
II.1.5 Bilan des éprouvettes en béton précontraint utilisées 
II.1.6 Préparation des éprouvettes pour effectuer les mesures 
II.2 EPROUVETTES MODELES  
II.2.1 Matériaux utilisés 
II.2.2 Formulation de béton 
II.2.3 Introduction des chlorures  
II.2.4 Préparation des éprouvettes 
II.2.5 Application de la protection cathodique 
II.2.6 Références des éprouvettes 
II.2.7 Bilan des éprouvettes modèles utilisées 
II.3 CARACTERISTIQUES DES ANODES UTILISEES 
II.3.1 Lame et barre de zinc  
II.3.2 Renderoc Galvashield CC 
II.4 TECHNIQUES EXPERIMENTALES UTILISEES 
II.4.1 Caractérisation du béton utilisé  
II.4.2 Caractérisation électrochimique de l’acier 

III. ESSAIS PRELIMINAIRES POUR LA MISE EN OEUVRE DE LA TECHNIQUE D’IMPEDANCE 

III.1 INTRODUCTION 
III.2 RESULTATS EXPERIMENTAUX PRELIMINAIRES 
III.2.1 Béton d’enrobage 
III.2.2 Type d’aciers 
III.2.3 Présence des ions chlore 
III.2.4 Polarisation de l’acier  
III.3 CONCLUSIONS 
IV. CONCLUSION 

CHAPITRE 3 : EFFICACITE DE LA PROTECTION GALVANIQUE APPLIQUEE AUX ELEMENTS EN BETON PRECONTRAINT 

I. INTRODUCTION 

II. EVOLUTION DES PARAMETRES ELECTROCHIMIQUES 

II.1 POTENTIEL DE L’ACIER  
II.1.1 Dépolarisation des aciers 
II.1.2 Evolution du potentiel de l’acier 
II.2 VITESSE DE CORROSION 
II.3 RELATION « POTENTIEL - VITESSE DE CORROSION »  
II.4 IMPEDANCES ELECTROCHIMIQUES 
II.4.1 Diagrammes d’impédance 
II.4.2 Résultats obtenus 
II.5 COMPARAISON DE LA DENSITE DE COURANT DE CORROSION 

III. EFFET DU CHAMP ELECTRIQUE SUR LA CONCENTRATION EN IONS CHLORETOTAUX A LA SURFACE DE L’ACIER  

IV. OBSERVATIONS MACROSCOPIQUES ET MICROSCOPIQUES  

V. EFFETS SECONDAIRES EVENTUELS LIES AUX SYSTEMES DE PROTECTION  

V.1 INITIATION DE REACTION ALCALI GRANULAT ET FORMATION D’ETTRINGITE V.2 PRODUCTION D’HYDROGENE A L’ACIER  
V.3 CHANGEMENT DE COMPORTEMENT MECANIQUE DE POUTRELLES EN BETON PRECONTRAINT
VI. SYNTHESE 

CHAPITRE 4 : COMPARAISON DES DIFFERENTS TYPES DE PREVENTION CATHODIQUE APPLIQUES A DES EPROUVETTES MODELES 

I. INTRODUCTION 

II. EVOLUTION DES PARAMETRES ELECTROCHIMIQUES 

II.1 POTENTIEL DE L’ACIER 
II.1.1 Acier de type HA  
II.1.2 Acier de type HR 
II.2 RESISTANCE DE POLARISATION ET VITESSE DE CORROSION 
II.2.1 Acier de type HA 
II.2.2 Acier de type HR 
II.3 IMPEDANCES ELECTROCHIMIQUES 
II.3.1 Diagramme d’impédance  
II.3.2 Principaux résultats électrochimiques 
III. AUTRES ANALYSES 
III.1 EFFET DU CHAMP ELECTRIQUE SUR LA CONCENTRATION EN IONS CHLORE TOTAUX A LA 
SURFACE DE L’ACIER 
III.2 EXAMENS VISUELS   
IV. SYNTHESE 

CHAPITRE 5 : COMPARAISON DES DIFFERENTS TYPES DE PROTECTION CATHODIQUE POUR DES EPROUVETTES MODELES 

I. INTRODUCTION  

II. EVOLUTION DES PARAMETRES ELECTROCHIMIQUES 

II.1 POTENTIEL DE L’ACIER  
II.1.1 Acier de type HA  
II.1.2 Acier de type HR  
II.2 RESISTANCE DE POLARISATION ET VITESSE DE CORROSION 
II.2.1 Acier de type HA  
II.2.2 Acier de type HR 
II.3 IMPEDANCES ELECTROCHIMIQUES 
II.3.1 Diagramme d’impédance  
II.3.2 Principaux résultats électrochimiques  

III. EXAMENS VISUELS  

IV. EXPLOITATION DES RESULTATS OBTENUS SUR EPROUVETTES MODELES  

IV.1 RELATION « POTENTIEL DE CORROSION - VITESSE DE CORROSION 
IV.2 DENSITES DE COURANT DE CORROSION 
IV.3 RELATION ENTRE ICORR (RP ) FINAL ET ICORR (RP )INITIAL  
V. SYNTHESE 
SYNTHESE GENERALE ET CONCLUSION 
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
I. MESURES DE LA MASSE VOLOMIQUE APPARENTE ET DE LA POROSITE D’UN
BETON DURCI (MODE OPERATOIRE AFPC-AFREM) 
II. EXTRACTION ET DOSAGE DES CHLORURES LIBRES ET TOTAUX DANS LE
BETON 
II.1 MISE EN SOLUTION DES CHLORURES TOTAUX 
II.2 MISE EN SOLUTION DES CHLORURES LIBRES 
II.3 DOSAGE 
III. ANODE “RENDEROC GALVASHIELD CC” 
IV. RESULTATS EXPERIMENTAUX (POTENTIEL D’ELECTRODE) 
IV.1 POUTRELLES EN BETON PRECONTRAINT 
IV.2 EPROUVETTESMODELES (ACIERS NON CORRODES INITIALEMENT) 
IV.3 EPROUVETTESMODELES (ACIERS CORRODES INITIALEMENT)  

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Ditulis oleh: younes younes - mardi 23 octobre 2012

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