Un béton de haute qualité et à faible perméabilité est essentiel pour contrôler divers mécanismes de corrosion. Par conséquent, bien que le béton conventionnel ne soit pas entièrement imperméable, porter une attention particulière aux différents aspects de la construction tels que la fabrication, les mélanges de béton et le durcissement peut garantir la production d'un béton à faible perméabilité d'excellente qualité.

Ces mesures pratiques sont cruciales pour les concepteurs et les ingénieurs de chantier afin d'éviter la corrosion des armatures.

Comment prévenir la corrosion des armatures sur site ?

1. Rapport eau-ciment (rapport w/c)

Le béton à faible perméabilité peut être produit en appliquant un faible rapport w/c qui, en retour, peut offrir une meilleure protection des armatures. Les exigences du code du bâtiment ACI 318M-11 pour le béton structurel recommandent un rapport eau/eau maximal de 0,40 et une résistance minimale du béton de 35 MPa pour le béton exposé à l'humidité et à une source externe de chlorures provenant de produits chimiques de déglaçage, de sel, d'eau saumâtre, d'eau de mer ou de pulvérisation à partir de ces sources.

De plus, l'ACI 357R-84 fournit un rapport eau/ciment similaire, comme indiqué dans le tableau-1. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser une résistance de béton de 42 MPa tant que la surface du béton est susceptible de se dégrader sévèrement.

Tableau 1 : Rapports eau/ciment et résistance à la compression du béton pour trois conditions météorologiques

Figure 1 : Ratio eau/ciment

2. Contenu

La capacité de liaison du CO 2 et du CL augmente à mesure que la teneur en ciment augmente. Cependant, si la quantité de ciment est augmentée sans mesure, le rapport eau/ciment, le durcissement et la qualité du compactage auront un effet plus important sur la pénétration du chlorure et de la carbonatation par rapport à la teneur en ciment. Par conséquent, il est recommandé par l'ACI 357R-84 qu'une teneur minimale en ciment de 356 kg/m3 puisse être utilisée pour un environnement corrosif.

3. Type de ciment

La composition du ciment affecte considérablement la durabilité du béton . Par exemple, lorsque la teneur en aluminate tricalcique (C 3 A) du ciment Portland augmente, la résistance à la corrosion est considérablement améliorée. En effet, la réaction des ions chlorure avec le sulfoaluminate tricalcique hydraté crée du sel de Friedel insoluble dans la pâte de ciment durcie. La figure 1 illustre l'effet de C 3 A sur l'initiation de la corrosion des armatures.

Cependant, l'efficacité de C 3 A diminue lorsque la quantité de chlorure contenue est plus élevée car C 3 A ne réagit qu'avec une quantité spécifique de chlorure. De plus, la résistance du béton à l'attaque des sulfates est diminuée en augmentant la teneur en C 3 A. C'est pourquoi l'ACI 357R-84 recommande d'utiliser le type de ciment ASTM I, II et III (Association canadienne de normalisation (CSA) 10, 20 et 30) mais avec une teneur en C 3 A comprise entre 4 et 10 %.

Figure 2 : Effet du contenu en C 3 A sur le temps d'initiation de la 

corrosion des armatures

4. Pouzzolanes

Les matériaux pouzzolaniques tels que la fumée de silice, les scories de haut fourneau et les cendres volantes sont utilisés pour la production de béton résistant aux attaques de chlorure et de sulfate. La combinaison d'eau et d'hydroxyde de calcium avec des pouzzolanes est si importante qui produit un béton à faible perméabilité et à haute résistance. L'ACI 318M-11 autorise le ciment de type V (50 selon CSA) avec pouzzolanes pour résister aux attaques sulfatées.

5. Adjuvants

Les adjuvants sont des matériaux chimiques qui sont utilisés pour aider à protéger les armatures en acier de la corrosion. Il est possible d'utiliser un faible rapport w/c en utilisant des adjuvants réducteurs d'eau et des superplastifiants, qui offrent une bonne maniabilité, conduisant à une meilleure imperméabilité. Les mélanges contenant du chlorure de calcium doivent être évités car ils entraînent la corrosion de l'acier. Les adjuvants de modification de prise de temps et de réduction d'eau doivent être utilisés conformément à la norme ASTM C494M.

6. Agrégats

Les granulats affectent considérablement la perméabilité du béton car ils occupent environ 70 % du volume du mélange de béton. La perméabilité du béton augmente à mesure que la taille des granulats grossiers augmente. La perméabilité de la plupart des agrégats minéraux est 10 à 1000 fois supérieure à celle de la pâte de béton. C'est pourquoi il est essentiel d'inclure la teneur en humidité des agrégats dans les calculs du rapport w/c, et ils doivent être lavés.

7. Teneur en chlorure admissible

Le code du bâtiment ACI 318-11 spécifie la teneur maximale en ions chlorure solubles dans l'eau dans le béton (voir le tableau 2).

Tableau 2 : Béton à ions chlorure soluble dans l'eau maximum dans le béton, % en poids de ciment

8. Épaisseur de la couverture en béton

La profondeur de l'enrobage du béton est considérée comme le facteur le plus important affectant la corrosion des armatures. La pénétration d'humidité et de chlorure peut être retardée en appliquant une couverture de béton supplémentaire . Plusieurs paramètres influencent l' épaisseur de l' enrobage du béton et, par conséquent, la corrosion des armatures. L'équation suivante explique ces paramètres :

Où:

Rt : Temps de corrosion des armatures noyées dans le béton exposé en permanence à l'eau saline, années

Si : Profondeur de l'enrobage de béton, cm

K : concentration en ions chlorure, ppm

w/c : rapport eau/ciment

L'ACI 318M-11 recommande une couverture de béton minimale pour la protection contre la corrosion de 65 mm pour le béton conventionnel et une profondeur de couverture minimale de 50 mm pour le béton préfabriqué. De plus, l'ACI 357R-84 spécifie l'enrobage de béton pour différentes conditions d'exposition, comme indiqué dans le Tableau-3. 

Tableau 3 : Revêtement de béton recommandé sur de l'acier renforcé

9. Compactage

La corrosion des armatures est directement affectée par le degré de compactage du béton. Par conséquent, si un compactage adéquat n'est pas fourni lors du coulage du béton, cela entraînera une corrosion des éléments en béton plus rapidement. Par exemple, en raison de la diminution du degré de compactage de 10 %, la perméabilité augmentera de 100 % et la résistance du béton sera réduite de 50 %. De là, il est clair que l'adéquation du compactage est très importante pour la prévention de la corrosion.

10. Durcissement

La perméabilité du béton peut être réduite par une cure et un contrôle appropriés de la température et de l'humidité. La perméabilité de la couche de surface en béton est augmentée de 5 à 10 fois si un durcissement adéquat n'est pas utilisé. Si la période de durcissement est trop courte, les ions chlorure pénètrent dans le béton avant de former un film protecteur passif. Le comité ACI 308 (Standard Practice of Curing) fournit des recommandations sur la cure du béton.

11. Largeur de fissure admissible

La présence de fissures dans le béton affecte considérablement la corrosion des armatures. Par conséquent, l'ACI 224-01 recommande qu'une largeur de fissure maximale de 0,15 mm soit autorisée du côté de la tension de l'élément exposé au mouillage et au séchage.

De plus, il a été constaté que les fissures longitudinales le long des armatures en acier sont beaucoup plus préjudiciables que les fissures transversales aux armatures longitudinales. C'est parce que ce dernier permet l'infiltration pour une petite zone tandis que le premier pourrait s'écailler de la couverture en béton. Le tableau 4 fournit les fissures maximales admissibles pour différentes conditions d'exposition .

Tableau 4 : Guide de la largeur de fissure recommandée pour le béton armé sous des charges de service

12. Revêtements protecteurs

L'application d'un revêtement de barre d'armature et d'une protection cathodique est un autre moyen de prévenir la corrosion. Cependant, ils sont plus chers par rapport à une protection en béton peu perméable. Les revêtements anodiques et barrières sont les méthodes les plus importantes de protection par revêtement. Dans la technique cathodique, l'environnement du béton est modifié en utilisant des anodes volontaires ou en dirigeant le flux d'ions loin de l'armature.

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