Corrosion behavior of reinforcements in carbonated concrete. Influence of the chemistry of the interstitial solution and of a transport barrier.
Comportement à la corrosion des armatures dans un béton carbonaté. Influence de la chimie de la solution interstitielle et d’une barrière de transport.
Résumé
The corrosion phenomenon of steel reinforcement in carbonated concrete is a complex process that is not handled although it is of great importance. The aim of this work is to identify the corrosion mechanism of the reinforcements in order to predict the long-term damage of reinforced concrete. Two main assumptions were analysed with the help of analytical and experimental study. Those consist in evaluating the rate-limiting step of the corrosion process: either the anodic reaction or the oxygen transport. Corrosion tests in representative solution of the interstitial solution a carbonated paste cement show that the evolution of metal/solution interface is very sensitive to the aqueous species released in solution during the carbonation process. The modification of the ionic strength and the buffering capacity, which depend on the sulphate and alkaline content, are the main factors that influence the localization of the reaction zones, the nature of the phases formed on the interface, as well as the corrosion rate and its evolution with time. The value of water saturation degree of the concrete cover is one of the main factors that control the corrosion rate. Analytical calculations as well as the experimental results show that for a constant water saturation degree, the corrosion rate in stationary regime is negligible. Thus, species transport in transient states and wetting and drying cycles must be taken into account in the case of the long-term prediction of damage of reinforced concrete structures.
Le phénomène de corrosion des armatures d’acier dans un béton carbonaté est un processus complexe, peu maîtrisé et d’une grande importance économique. L’objectif de ce travail est d’identifier, en condition de carbonatation du béton, les mécanismes de corrosion des armatures afin de prédire l’endommagement des ouvrages à long terme. Une étude analytique et expérimentale a été conduite de façon à mettre en évidence deux hypothèses. Celles-ci consistent à caractériser la limitation de la vitesse de corrosion, soit par la réaction anodique, soit par l’apport d’oxydant.
Les essais de corrosion en solution représentative de la solution interstitielle d’une pâte de ciment carbonatée montrent que l’évolution de l’interface métal/milieu est très sensible aux espèces introduites dans le milieu durant le processus de carbonatation. La modification de la force ionique et du pouvoir tampon avec les concentrations en sulfate et en alcalins sont les facteurs principaux influençant la localisation des zones réactionnelles, la nature des phases formées à l’interface ainsi que les vitesses de corrosion et leur évolution dans le temps. L’évolution du degré de saturation en eau de l’enrobage est le facteur prépondérant sur la vitesse de corrosion. Les calculs analytiques ainsi que les résultats expérimentaux montrent que pour des conditions hydriques fixées, la vitesse de corrosion en régime stationnaire est négligeable. La prise en compte des régimes transitoires de transport ainsi que des cycles d’humidification et de séchage est nécessaire pour la prédiction à long terme de l’endommagement des ouvrages en béton armé.
Domaines
Matériaux
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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