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THESE - Sensibilité de la technique d'émission acoustique à la corrosion des armatures dans le béton

corrosion des armatures dans le béton
Vervisch-Fortuné, Isabelle
Directeur de thèse :Arliguie, Ginette
Ecole doctorale: Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP) 
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC)
Mots-clés libres : Béton armé - Corrosion - Essai accéléré - Courant galvanique - Emission acoustique - Carbonatation - Résistance de polarisation - Potentiel de corrosion
Sujets : Génie civil, bâtiment

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE 
CHAPITRE I: ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE  
1. Les besoins en évaluation non destructive des ouvrages 
1.1. La problématique 
1.2. Les pathologies du béton 
1.2.1. Réaction Alcali-granulat  
1.2.2. Lixiviation  
1.2.3. Attaque par les sulfates  
1.3. La corrosion des armatures  
1.4. Nécessité de la reconnaissance des pathologies 

2. La corrosion : phénomène et caractérisation 

2.1. La corrosion de l’acier : Grands principes électrochimiques 
2.1.1. Processus de corrosion. 
2.1.1.1. Corrosion par micro-piles 
2.1.1.2. Corrosion par macro-pile
2.1.2. Notion de thermodynamique électrochimique  
2.1.2.1. Corrosion électrochimique du fer 
2.1.2.2. Loi de Nernst 
2.1.2.3. Diagramme de Pourbaix  
2.1.3. Approche cinétique  
2.1.3.1. Equation de Butler-Volmer: loi fondamentale de la cinétique électrochimique  
2.1.3.2. Droites de Tafel : notion de cinétique électrochimique  
2.1.3.3. Loi de faraday : étude quantitative (cinétique de corrosion)  
2.2. La corrosion de l'acier dans le béton 
2.2.1. Différents types de corrosion  
2.2.2. Principales causes de corrosion 
2.2.2.1. Rôle du béton  
2.2.2.2. Etat de l’acier dans le béton  
2.2.2.3. Dépassivation par carbonatation du béton  
2.2.2.4. Dépassivation par l’attaque des chlorures  
2.2.2.5. Amorçage et propagation de la corrosion  
2.2.2.5.1. Corrosion généralisée  
2.2.2.5.2. Corrosion localisée par piqûres  
2.2.3. Produits de corrosion  
2.2.4. Facteurs influents sur la corrosion des armatures du béton 
2.2.4.1. La température 
2.2.4.2. Résistivité du béton (Porosité)  
2.2.4.3. La concentration en chlorures  
2.2.4.4. Nature et composition de l’acier.  
2.3. Méthodes de caractérisation de la corrosion des aciers dans le béton  
2.3.1. Méthodes électrochimiques et électriques  
2.3.1.1. Mesure de potentiel de corrosion 
2.3.1.2. Mesure de la résistivité électrique du béton  
2.3.1.3. Evaluation de la vitesse de corrosion par la mesure de résistance de polarisation. 
2.3.2. Les techniques acoustiques  
2.3.2.1. Le contrôle par ultrasons  
2.3.2.2. Radar
2.3.2.3. Émission acoustique . 

3. Corrosion accélérée: essais  

3.1. Différents essais en laboratoire 
3.2. Essai par immersion-séchage et milieu chloruré 
3.3. Essais brouillard salin 
3.4. Essais en atmosphère carbonique  
3.5. Essai avec courant imposé 

4. L’émission acoustique . 

4.1. Technique de l’Emission acoustique 
4.1.1. Généralités  
4.1.2. Sources d’émission acoustique 
4.1.2.1. Lors de différents endommagements 
4.1.2.2. Dans le processus de corrosion . 
4.1.3. Acquisition 
4.1.3.1. Chaîne d’acquisition 
4.1.3.1.1. Les capteurs 
4.1.3.1.2. Les pré-amplificateurs 
4.1.3.1.3. Le système d’acquisition 
4.1.3.2. Paramètres acoustiques 
4.2. La propagation des ondes  
4.2.1. Signaux
4.2.2. Vitesse de propagation 
4.2.3. Influence du milieu  
4.3. Analyse des données enregistrées par émission acoustique  
4.3.1. Analyse temporelle . 
4.3.2. Analyse muti-paramétrique  
4.3.3. Analyse statistique  
4.4. Les applications actuelles de l’émission acoustique en Génie Civil  
4.4.1. Fissuration du béton (endommagement)  
4.4.2. Rupture de câbles 
4.4.3. Fuites 
4.4.4. Injection de coulis 
4.4.5. Corrosion des armatures 
CHAPITRE II:  DÉVELOPPEMENT D’UNE MÉTHODOLOGIE  
1. Introduction 
2. Dispositifs expérimentaux  
2.1. Matériaux  
2.1.1. Béton  
2.1.2. Acier  
2.2. Description des essais de corrosion accélérée 
2.2.1. Introduction  
2.2.2. Essais avec courant imposé  
2.2.2.1. Description des corps d’épreuve  
2.2.2.2. Application du courant  
2.2.2.3. Essais en milieu chloré 
2.2.2.3.1. Essai de type Chl-I  
2.2.2.3.2. essai de type Chl-E  
2.2.2.4. Essais en milieu carbonaté  
2.2.2.4.1. Essai de type Car-I 
2.2.2.4.2. Essai de type Car-E 
2.2.3. Essai avec courant galvanique : essai de type G-Car  
2.2.3.1. Description des corps d’épreuve 
2.2.3.2. Description de la cellule de corrosion  
2.2.4. Récapitulatif des essais  
2.3. Système d’émission acoustique  
2.3.1. Description de la chaîne d’acquisition  
2.3.2. Eléments constitutifs de la chaîne d’EA  
2.3.2.1. Capteurs  
2.3.2.2. Pré-amplificateur  
2.3.2.3. Carte d’acquisition  
2.3.3. Paramètres d’acquisition  
2.3.3.1. Le seuil d’acquisition  
2.3.3.2. Les paramètres temporels 
2.3.3.3. Autres paramètres 
2.3.4. Paramètres des salves  
2.4. Les mesures complémentaires  
2.4.1. Appareillage mesure électrochimique  
2.4.1.1. Matériel  
2.4.1.2. Montage expérimental  
2.4.2. Perte de masse  

3. Résultats des essais de corrosion accélérée par courant imposé 

3.1. Identification des paramètres influents 
3.1.1. Introduction 
3.1.2. Influence de l’humidification 
3.1.2.1. Déroulement des essais 
3.1.2.2. Résultats et analyse  
3.1.3. Influence de la température 
3.1.3.1. Introduction 
3.1.3.2. Déroulement de l’essai 
3.1.3.3. Résultats et analyse 
3.1.4. Conclusion  
3.2. Analyse des résultats obtenus sur les essais avec courant imposé 
3.3. Conclusion générale  

4. Développement d’un essai à courant libre : G-Car  

4.1. Introduction  4.2. Résultats 
4.2.1. Contrôle par émission acoustique  
4.2.2. Contrôle du potentiel  
4.2.3. Contrôle du courant 
4.2.4. Contrôle visuel 
4.2.5. Contrôle par le calcul de perte de masse  
4.3. Conclusion  

CHAPITRE III: IDENTIFICATION DES PARAMÈTRES DES SALVES DUES A LA CORROSION ET RELATION ENTRE COURANT DE CORROSION ET EA 

1. Introduction 
2. Définition des expérimentations 
2.1. Données expérimentales  
2.2. Détails de l’essai  
2.3. Contrôle du développement de la corrosion  
2.3.1. Contrôles électrochimiques  
2.3.1.1. Suivi du potentiel libre anodique et cathodique  
2.3.1.2. Suivi du potentiel du circuit  
2.3.1.2.1. Influence du rapport Sa/Sc et de la distance anodique/cathodique  
2.3.1.2.2. Influence de la différence de potentiel entre les deux armatures au moment de leur connexion  
2.3.2. Contrôle du courant 
2.3.2.1. Par suivi de la tension du circuit  
2.3.2.2. Par calcul de la perte de masse 
2.3.3. Contrôle visuel   
2.3.3.1. Influence de la durée de conservation avant l’essai  
2.3.3.2. Influence du rapport de surface  
2.3.3.3. Influence de la distance entre armatures  
2.3.3.4. Influence du courant galvanique . 
2.4. Conclusion  

3. Analyse des résultats d’émission acoustique . 

3.1. Introduction 3.2. Analyse temporelle 
3.3. Identification des paramètres d’EA les plus pertinents  
3.4. Analyse multi-paramétriques 
3.5. Reconnaissance et classification des salves  
3.6. Identification des salves 
3.7. Détermination des filtres  
3.8. Validation de la procédure de filtrage  
3.8.1. Corrosion par micro-piles  
3.8.2. Corrosion par macro-pile  
3.8.3. Eprouvettes non corrodées  
3.9. Conclusion  

4. Validation de la procédure de filtrage et relation entre événements acoustiques et courant de corrosion  

4.1. Introduction  
4.2. Mesures électrochimiques et électriques . 
4.2.1. Mesure du potentiel anodique
4.2.2. Mesure de la résistance de polarisation Rp et de la chute ohmique Ru  
4.2.2.1. Principe de mesure de la résistance de polarisation et de la chute ohmique  
4.2.2.2. Résultats  
4.3. Examen visuel de l’état de corrosion  
4.4. Contrôles par émission acoustique  
4.4.1. Traitement des données 
4.4.2. Corrélation EA/ Icorr  
4.5. Conclusion  
CONCLUSION GÉNÉRALE  
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES  
Table des figures 
Table des tableaux 

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Ditulis oleh: younes younes - mercredi 24 octobre 2012

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