Soutenance de thèse Van-Quan TRAN – “Contribution à la compréhension des mécanismes de dépassivation des armatures d’un béton exposé à l’eau de mer : théorie et modélisation thermochimique”

RÉSUMÉ:

La principale cause de détérioration des infrastructures en béton exposées à l’eau de mer est la corrosion des armatures. Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer ce processus de corrosion. Un de ceux-là est la dégradation de la cette couche par réactions chimiques avec les agents agressifs provenant de l’extérieur. Or, ce mécanisme est méconnu et sa modélisation, à fiortiori, manquante. Une étude théorique et numérique a été menée afin de développer un modèle permettant de simuler la dissolution/précipitation des oxydes/hydroxydes de la couche passive des aciers du béton en présence d’eau de mer. La dissolution de la lépidocrocite avec en simultané la précipitation de l’akaganéite est une première étape de la dépassivation des armatures. Les autres oxydes/hydroxydes sont quant à eux thermodynamiquement stables. En outre, des concentrations seuils sont formulées pour l’amorçage de cette dépassivation. L’étude théorique a permis de mettre en évidence un seuil théorique correspondant au ratio des activités chimiques {Cl-}/{OH-} dépendant de la température : il est égal à 0.2 pour une température de 25°C Le modèle numérique a mis en exergue un seuil en ratio de concentration, seuil plus couramment utilisé dans la littérature [Cl-]/[OH-] mais ce seuil trouve ses limites lorsque la température augmente.

Afin de prendre en compte tous les phénomènes, la fixation des ions chlorures avec la matrice cimentaire a été modélisée avec un modèle de transport réactif. L’adsorption chimique est tout d’abord simulée par la formation du sel de Friedel mais celle-ci induit une surestimation de la capacité de fixation des chlorures. En utilisant la formation du sel de Kuzel, la capacité de fixation de chlorure est plus proche de la réalité. La fixation chimique des chlorures s’initie lorsque leur concentration dans la solution interstitielle atteint le seuil de précipitation du sel de Kuzel qui dépend de la température. Plus la température est élevée, plus cette valeur est grande. Néanmoins la quantité précipitée reste la même.

Un calcul du temps de première dégradation de la couche passive a enfin été effectué. Les résultats numériques sur les profils de chlorures ont été comparés avec des résultats expérimentaux de la littérature et ont permis de valider le modèle. L’effet du changement de porosité a ensuite été étudié. Il semble que le seuil [Cl-]/[OH-] est un critère intéressant et universel pour l’évaluation de la durabilité des ouvrages exposés à l’eau de mer.

Mots clés : Modélisation thermochimique, Transport-réactif, Béton armé, Dépassivation, Seuil corrosion.

JURY:

Rapporteurs :

Patrick DANGLA, HDR-Ingénieur TPE, Laboratoire Navier, Ecole des Ponts ParisTech – IFSTTAR
Philippe REFAIT, Professeur, LaSIE, Université de La Rochelle

Examinateurs :

Myriam CARCASSES, Professeur, Iut Toulouse A
Ramon NOVOA, Professeur, Université de Vigo
Valérie L’HOSTIS, HDR-Ingénieur de recherche, Centre CEA de Saclay

Directeur de thèse :

Abdelhafid KHELIDJ, Professeur, IUT de Saint-Nazaire

Co-encadrants de thèse :

Stéphanie BONNET, Maître de Conférences, IUT de Saint-Nazaire
Anthony SOIVE, Chargé de recherche, CEREMA Nantes