Réhabilitation des ouvrages en béton armé

1.2. LA CARBONATATION DES BÉTONS :

La carbonatation dans le béton armé correspond à un phénomène chimique. Le CO2 contenu dans l'air réagit avec l'hydrate de chaux présent dans le béton. Cette réaction forme du carbonate de calcium et de l'eau. L'écriture simplifiée de cette réaction est la suivante :

^Ca(OH)2 ^{+ CO}2 ^{-> CaCO}3 ^{+ H}2⁰

Cette réaction a pour conséquence que les deux bases alcalines présentes dans le béton sont consommées, il y a donc une diminution du pH du béton.

La valeur initiale du pH du béton de jeune âge est aux environs de 13 à 13,5. Après carbonatation il est autour de 9.

La carbonatation génère une modification lente de la structure du matériau et un changement de son comportement. Certes elle a un effet néfaste en réduisant la protection chimique des armatures, mais elle est aussi bénéfique agressives en améliorant la résistance mécanique et la résistance aux eaux.

Le schéma de la carbonatation peut être représenté de la manière suivante :

Figure 2 : Phénomène de carbonatation

1.3. LA CORROSION DES ARMATURES :

1.3.1. LE PHÉNOMÈNE DE CORROSION DANS LE BÉTON ARMÉ :

Le béton sain ayant un pH de l'ordre de 13 correspond à un milieu naturellement protecteur pour les armatures.

Autour des aciers se forme un film passif, une solution solide ^{de Fe}3^O4 ^{- Fe}2^O3 permettant de réduire voir d'arrêter la vitesse de corrosion. La dépassivation de l'acier peut se faire dans les cas où le béton d'enrobage est carbonaté ou si la teneur en chlorure est élevée.

Après destruction du film passif, un phénomène de pile électrochimique se met en place, le milieu électrolytique étant constitué par la solution interstitielle du béton. Au niveau de la zone correspondant à l'anode, l'acier se dissout, entrainant une production d'électrons qui seront consommés au niveau de la cathode par réduction d'oxygène.

Cette réaction entraine la formation d'ions hydroxyle OH^- réagissant avec les ions ferreux produits au niveau de l'anode.

En présence d'oxygène, il se forme à l'anode des oxydes et hydroxydes de fer gonflants.

Figure 3 : Phénomène de corrosion

1.3.2. LES CAUSES DE LA CORROSION

On distingue principalement deux facteurs favorisant l'apparition de la corrosion dans le béton armé. Tout d'abord, il y a la carbonatation du béton, lorsque le pH du béton descend en dessous de 9 les armatures ne sont plus passivées.

Ce phénomène est occasionné par la réaction entre les hydrates de la pâte de ciment et le CO2 atmosphérique.

L'autre facteur étant les chlorures, la dé passivation s'opère lorsque la teneur en chlorures au niveau des armatures dépasse un certain seuil. Il est admis que ce seuil correspond à une teneur de 0,4% par rapport à la masse du ciment. le schéma suivant décrit le principe de corrosion dans le béton armé :

Figure 4 : Processus de corrosion