LU88716A1 - Procédé pour protéger des armamtures en acier de structures en béton armé - Google Patents

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Willy Soncke
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Description

"Procédé pour protéger des armatures en acier de structures en béton armé."
La présente invention se rapporte à un procédé pour protéger des armatures en acier incorporées dans une masse de béton, dans lequel on applique une couche riche en zinc sur au moins une surface de la masse de béton pour établir une différence de potentiel entre le zinc et les armatures.
Un tel procédé est connu de la demande de brevet PCT n° WO-A-92 13116 pour protéger des armatures d'une masse de béton, immergées dans de l'eau salé, plus particulièrement les armatures dans la zone située entre la marée basse et haute d'un environnement marin. Pour protéger les armatures, un courant d'électrons passe du zinc vers l'acier des armatures. Cette migration est rendue possible grâce au fait que le béton, qui est une matière poreuse et de faible conductibilité, est imprégné d'eau salée, qui assure la conductibilité.
L'inconvénient du procédé connu est qu'il ne fonctionne que dans des milieux d'eau salée. L'eau salée est en effet nécessaire pour réaliser la conductibilité du béton.
L'invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient en assurant une conductibilité du béton, sans être limité aux milieux marins.
Afin de réaliser ceci conformément à l'invention, ledit procédé est caractérisé en ce qu'avant l'application de ladite couche riche en zinc, on introduit par application d'un champ électrique un électrolyte dans la masse de béton afin d'augmenter la conductibilité du béton et, après introduction de l'électrolyte, on enlève ledit champ électrique.
En introduisant ledit électrolyte dans ladite masse de béton, on assure une conductibilité du béton, même dans des milieu non marins. Ainsi un courant d'électrons passe du zinc vers l'acier des armatures et ce courant galvanique créé protège les armatures de la corrosion. L'avantage de cette protection est qu'une source d'énergie externe n'est pas indispensable, ce qui est bien le cas dans des procédés de protection cathodique.
Ce qui caractérise l'invention est le fait que l'on applique à travers la masse de béton une connexion électriquement conductible entre ladite couche riche en zinc et ladite armature, en appliquant à travers la masse de béton des barres ou fils isolés par rapport à la masse de béton.
D'autres détails et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'un procédé pour agir contre la corrosion d'armatures dans une masse de béton selon l'invention.
Cette description est uniquement donnée à titre d'exemple et ne limite pas l'invention. Les notations de références se rapportent aux éléments repris dans les dessins annexés.
La figure 1 montre schématiquement et selon une coupe longitudinale une masse de béton comprenant des armatures, laquelle masse de béton comprend à- la surface la masse de fibres avec l'anode.
La figure 2 est une vue similaire dans laquelle la masse de fibres et l'anode sont disparues de la surface de la masse de béton et remplacées par une couche riche en zinc.
La figure 3 montre selon une coupe similaire la manière dont la connexion électrique entre la couche riche en zinc et une armature est réalisée.
Le béton est une matière composite qui est constituée de ciment avec éventuellement des additifs, des granulats, de l'eau et de l'air. Surtout ces derniers composants déterminent considérablement la durée de vie du béton. Un excédant en eau et air donne une structure poreuse dans laquelle des gaz et liquides nuisibles peuvent facilement pénétrer, et peuvent en présence d'humidité entamer une réaction avec les éléments de la matrice de ciment.
Le béton armé doit ses excellentes caractéristiques techniques à la bonne coopération entre l'acier d'armature et la matrice de ciment. Les éléments alcalins de la matrice de ciment créent dans l'eau interstitielle du béton un état d'alcalinité élevée, mesuré en valeur pH, de sorte que sur l'acier d'armature une couche d'oxyde cristalline microscopique stable est formée. Cette couche d'oxyde, dite couche de passivation, protège l'acier de la corrosion; l'acier se trouve dans un état de passivation.
Deux phénomènes importants peuvent maintenant attaquer cette couche de passivation et causer ainsi la corrosion des armatures. Le processus de corrosion entraîne un agrandissement de volume de l'acier d'armature, puisque les produits de corrosion prennent un volume bien plus grand que l'acier correspondant/ de sorte qu'une grande pression est accumulée dans la couche de béton. L'effet de l'accumulation dans le béton sont les contraintes de traction qui font déchirer et décomposer la couche de béton. L'acier d'armature vient à nu de aorte que le processus de corrosion soit accéléré, l'acier diminue davantage en diamètre, et la stabilité de la construction en béton est mise en péril.
Le dommage de béton le plus commun est dû à la corrosion des armatures.
Le premier phénomène concerne la réaction la plus naturelle, c'est-à-dire la carbonatation du béton dans laquelle les éléments alcalins de la matrice de ciment sont neutralisés par des gaz acides provenant de l'air comme le gaz carbonique (Cû2) et le dioxyde de soufre (S02) . L'effet est une chute de pH de l'eau interstitielle à un niveau inférieur à 9,5.
La carbonatation est un processus progressant continuellement de sorte que le front de carbonatation atteigne tôt ou tard les armatures et que le processus de corrosion puisse commencer aux armatures.
Le deuxième phénomène concerne l'attaque par des ions de chlore ou de brome qui percent la couche de passivation et démarrent le processus de corrosion. Le taux de chlorure permis est établi dans la pré-norme européenne CEN 206. Cette forme de corrosion, qui est le type le plus dangereux, entraîne la plupart du temps une attaque locale et profonde de l'acier d'armature (corrosion de puits) suite à laquelle la section des barres d'armature diminue rapidement.
Ces ions nocifs peuvent provenir d'une source externe telle que de sels pour le dégel, de l'air marin et autres atmosphères maritimes mais peuvent également être mélangés préalablement dans le béton comme du chlorure de calcium en tant qu'accélérateur de temps de prise ou du sable et granulats marins insuffisamment lavés.
Il est également possible que les deux phénomènes soient présents dans la même construction de béton.
De la corrosion d'armature peut également être provoquée par d'autres ions agressifs comme des sulfures.
Le procédé selon l'invention et illustré par les figures annexées comprend dans une première étape l'application le long de la surface externe 1 de la masse de béton 2 d'une masse de fibre poreuse 3 dans laquelle une anode 4 est incorporée. Par l'anode, on entend par exemple un réseau en acier.
Dans la masse de fibres poreuse 3, un électrolyte est incorporé. Cet électrolyte consiste par exemple en ions conducteurs appartenant au groupe d'ions de sodium, potassium ou lithium.
Pour faire migrer l'électrolyte dans la direction de l'armature 5, une source de courant continu 6 est appliquée, reliant la polarité positive de la source avec l'anode 4 par l'intermédiaire du conducteur 7 et la polarité négative de la source avec l'armature 5, faisant fonction de cathode, par l'intermédiaire du conducteur 7'.
Après une période qui dépend des circonstances locales mais qui dans beaucoup de cas peut être estimé à une semaine, on vérifie si l'électrolyte occupe toute l'espace dans la masse de béton qui s'étend, en se référant à la figure 1, entre la paroi externe 1 et l'armature 5. Le cas échéant, on prolonge cette étape.
Dans une deuxième étape, la masse de fibres poreuse 3 est enlevée avec l'anode 4 et la source de courant, la surface de la masse de béton 2 est bien nettoyée et une couche 8 riche en zinc est appliquée le long de la paroi externe de la masse de béton 2. Comme couche riche en zinc, on peut utiliser du zinc métallique ou un enduit organique ayant un taux de zinc élevé. Ceci peut être appliqué en projetant ou en appliquant à la brosse.
Dans certaines circonstances, la couche riche en zinc peut être protégée par un enduit organique.
Par la différence en potentiel électrochiraique entre le zinc et l'acier, une différence de potentiel naturelle de l'ordre de 0,3 à 0,4 V est créée. Le courant de protection qui passe de la couche de zinc vers l'acier de l'armature 5 garantit une protection à la corrosion durable de l'acier.
En pratique, une connexion électrique est appliquée à différents endroits, dépendant de la structure de la masse de béton, entre la couche 8 riche en zinc et les armatures 5. Ceci se passe en appliquant une connexion conductrice entre la couche 8 riche en zinc et l'armature 5. Ceci peut être effectué en appliquant à travers la masse de béton des barres ou fils conducteurs 9, isolés par rapport à cette masse de béton, sur lesquelles une connexion électrique 10 - 10' est branchée qui mène, par l'intermédiaire d'une boite de connexion avec les instruments de mesure 11 nécessaire, à la couche 8 riche en zinc.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple et de maintes modifications pourraient y être apportées tant qu'elles tombent dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (5)

1. Procédé pour protéger des armatures en acier (5) incorporées dans une masse de béton (2), dans lequel on applique une couche (8) riche en zinc sur au moins une surface de la masse de béton pour établir une différence de potentiel entre le zinc et les armatures, caractérisé en ce qu'avant l'application de ladite couche riche en zinc, on introduit par application d'un champ électrique un électrolyte dans la masse de béton (2) afin d'augmenter la conductibilité du béton et, après introduction de l'électrolyte, on enlève ledit champ électrique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit ledit électrolyte dans la masse de béton en appliquant sur la surface de la masse de béton une couche comprenant une anode (4) dans un produit poreux (3) qui contient l'électrolyte, et en appliquant une tension continue entre l'armature (5) faisant fonction de cathode et l'anode (4) qui est présente dans la masse poreuse (3).
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise pour l'électrolyte des ions conducteurs, appartenant au groupe des ions de sodium, potassium ou lithium.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise pour ladite couche zincifère (8) du zinc métallique.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on applique à travers la masse de béton une connexion (9) électriquement conductible entre ladite couche (3) riche en zinc et ladite armature (5), en appliquant à travers la masse de béton des barres ou fils (9) isolés par rapport à la masse de béton.
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