Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

RAPPORT DE RECHERCHE

Langue

français

Auteur

BARBERON

Résumé / Abstract

La durabilité des ouvrages a toujours été un souci majeur du génie civil. En particulier, les ouvrages situés dans des zones climatiques agressives (côtes maritimes, montage etc.) subissent des agressions permanentes ou périodiques. Parmi les différents types d'agressions, la dégradation par le chlore, qui nous intéresse ici, suit un autre processus particulier. L'ion chlorure, présent naturellement dans l'eau ou les sols, pénètre dans le matériau par l'intermédiaire des pores. Au court du temps, il diffuse dans la solution interstitielle et atteint les armatures métalliques de l'ouvrage. Il s'ensuit une dépassivation de ces dernières et une corrosion. Les produits de la corrosion vont provoquer un gonflement du matériau au niveau des armatures et ainsi l'apparition de contraintes pouvant, à long terme, endommager le béton. Ce processus est souvent couplé à un autre agent agressif : le dioxyde de carbone. En effet, la carbonatation du matériau modifie la structure du matériau conduisant à une vulnérabilité plus importante de ce dernier.De nombreuses études sont menées afin de comprendre les mécanismes de transport des agents agressifs. Ces mécanismes sont ensuite modélisés afin de prédire la durée d'un ouvrage. Concernant le chlore, son état dans la matrice poreuse est d'un intérêt considérable. En effet, si celui-ci se fixe chimiquement ou physiquement sur une phase du matériau sans atteindre les armatures métalliques, il ne présente pas un risque important. Par conséquent, la connaissance de sa mobilité dans la solution interstitielle ou de sa fixation sur le matériau est au centre de cette étude. L'originalité de ce travail est l'exploration de la microstructure à l'aide d'une technique peut utilisée dans le génie civil : la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Cette technique sonde l'environnement local d'un noyau et permet de déterminer précisément la structure chimique du matériau. De plus, l'aspect non destructif et non invasif de cette technique en fait un outil de choix pour étudier les cinétiques de pénétration des ions dans la matrice cimentaire. Trois axes sont suivis ici. Dans un premier temps, l'étude de la cinétique de prise pour différents types de matériau montrera que la prise de ce dernier est peu affectée par la présence du chlore mais que la quantité de C3A joue un rôle majeur. Une étude non exhaustive de l'interaction directe entre des chlorures (NaCl et CaCl2) et du C3A sera menée. Puis les tests de diffusion seront reproduits à l'échelle d'un spectromètre RMN. Différents matériaux modèles (C-S-H de synthèse, C3A hydraté, C3S hydraté et C4AF) ou réels (pâte de ciment HTS) seront détaillés. Au terme de ces premières études, nous verrons que le C3A joue un rôle primordial dans les réactions chimiques qui peuvent se produire ainsi que l'alcalinité de la solution. Enfin, une caractérisation de la microstructure des différents bétons de plus d'un an sera effectuée. Ces dernières années, plusieurs études ont été menées au LCPC sur différents matériaux. Ces bétons ont subi plusieurs types de tests (diffusion non stationnaire à des concentrations en sel différentes et migration stationnaire). Le résultat majeur de cette étude sera la réhydratation du matériau après un contact avec une solution saline dans le cadre d'un test de diffusion. Enfin, il sera mis en évidence l'impact du type de test sur la microstructure du matériau., RAPPORT DE RECHERCHE FINAL