Magister ETUDE DE L'effet DE LA CORROSION DES ARMATURES SUR LA DURABILITE DES OUVRAGES EN BETON ARME
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اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique ﺟﺎﻣﻌﺔ ﻣﺤﻤﺪ ﺧﯿﻀﺮ ﺑﺴﻜﺮة Université Mohamed Khider – Biskra ﻛﻠﯿﺔ اﻟﻌﻠﻮم و اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﯿﺎ Faculté des Sciences et de la technologie ﻗﺴﻢ:اﻟﮭﻨﺪﺳﺔ اﻟﻤﺪﻧﯿﺔ واﻟﺮي Département de Génie civil et d’Hydraulique اﻟﻤﺮﺟﻊ ……………: Ref :………… Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de Magister Spécialité : Génie Civil Option : Modélisation des Matériaux et Structures Thème ETUDE DE L’EFFET DE LA CORROSION DES ARMATURES SUR LA DURABILITE DES OUVRAGES EN BETON ARME Présenté par : Tarek DJEDID Soutenu le : 05/04/2012 devant le jury composé de Président : MELLAS Mekki Professeur Université de Biskra Rapporteur : GUETTALA Abdelhamid Professeur Université de Biskra Examinateurs : MEZGHICHE Bouzidi Maître de conférences Université de Biskra ZATAR Abdallah Maître de conférences Université de Biskra REMERCIEMENTS Louange à Dieu tout puissant pour tout ce qu’il m’a donné afin que je puisse terminer ce travail. Tout d’abord, je tiens à remercier vivement et très fort mon promoteur M. Abdelhamid GUETTALA, professeur à l’Université de Biskra pour l'honneur qu'il m'a fait en acceptant de diriger ce travail, je le remercie infiniment pour son aide, pour ses conseils judicieux et ses orientations, afin que je puisse mener ce travail à terme. Je remercie chaleureusement M. Mekki MELLAS, Maître de conférences, à l’Université de Biskra qui m'a fait l'honneur de présider le jury de soutenance, je tiens à lui exprimer ma plus profonde gratitude. J’exprime mes plus sincères remerciements à Mrs. Bouzidi MEZGHICHE et Abdellah ZATAR, Maîtres de conférences, à l’Université de Biskra, pour leur intérêt qu’ils portent à ce travail en acceptant de le juger. A tous mes enseignants qui ont contribué à ma formation. Mes remerciements s’adressent également à M. Bachir GABOUSSA et M. Mebrouk GHADI, ingénieurs de CTC Sud Centre d’El oued, pour tous les renseignements qu’ils ont pu nous fournir et leur soutien. Je tiens à remercier profondément M. Salem DOUDI, responsable de l’Algérienne des eaux Centre d’El oued pour son aide tout au long de mon travail. Enfin, je dédie ce modeste travail à ma famille et plus particulièrement mes parents, ma femme qui m’a soutenu et encouragé. RESUMÉ La corrosion des armatures du béton arme´ est une des pathologies qui altèrent les performances des structures. La corrosion peut être provoquée par les sels de déverglaçage dans les zones soumises au gel et/ou aux embruns marins. La carbonatation constitue une autre source de dégradation. Les conséquences de cette corrosion sont la modification du comportement de l’acier et la dégradation de l’interface acier béton, qui ont favorisé la structure a endommagé. Ce type d’endommagement est responsable des coûts financiers énormes dépensés chaque année dans la réparation des structures détériorées à travers le monde. Dans le cadre de ce travail nous avons élaboré un état de lieu de quelques ouvrages corrodés dans la région d’El Oued (Sud Est de l’Algérie), cette étude est réalisée premièrement après une synthèse bibliographique qui porte essentiellement sur le phénomène de la corrosion dans les ouvrages en béton armé et son diagnostic, deuxièment on a expliqué les méthodes de réparation et de prévention pour rendre l’ouvrage capable de fonctionner. Nos efforts sont orienté vers une étude analytique qui comporte l’ancienne polyclinique de Djamâa et deux châteaux d’eau en plein centre ville d’El Oued, donc on a passé par les étapes suivantes : Recherche approfondie des causes probables des désordres constatés. Mécanisme de dégradation par le principal agent agressif. Solution technique de réparation et de prévention. D’une autre part on a expliqué d’une façon suffisante les principaux facteurs qui influent sur la durabilité vis-à-vis de la corrosion, sans oublier l’existence d’autres facteurs qui participent d’une façon ou d’une autre dans le phénomène de la corrosion. On peut conclure qu’il s’agit de nombreuses causes de dégradation que subi cette région, on cite par exemple l’agressivité du milieu environnant (sol et eaux souterraines), la qualité et les propriétés de la composition du béton, … etc. après ce diagnostic qui est basé sur une inspection visuelle, nous avons proposé une simple méthode de réparation qui consiste à un chemisage ou l’utilisation d’un mortier de réparation suivant le cas rencontré afin de remplacer le béton décollé. Notre réparation consiste aussi à employer des revêtements pour protéger le béton et des couches d’imprégnation préventives dans le but d’éviter d’autres cellules de corrosion. Mots clés : Ouvrages en béton armé, diagnostic, dégradation, corrosion, réparation, renforcement. I ABSTRACT The rebar corrosion in reinforced concrete is one of the most extensive pathologies affecting the performance of concrete structures. Chloride-induced rebar corrosion damage results mainly from the use of deicing salts in cold climates and/or exposure to marine environments. Carbonation damage is a further important degradation mechanism. The internal consequences of corrosion are the modification of the steel behavior and degradation of the steel–concrete bond, which supported the damaged structure. This type of damage is responsible for the huge financial costs spent each year in the repair of the deteriorated structures all over the world. As part of this work we developed a state of corroded instead of the few works in the region of El oued (South East of Algeria), this study first made after a literature review that focuses on the phenomenon of corrosion in reinforced concrete structures and its diagnosis. Secondly, we explained methods of repair and prevention to make the structure able to function. Our efforts directed towards an analytical study which comprises the old polyclinic of Djamâa and two water towers in the city center of el-oued, where we spent the following steps: A thorough search into the probable causes of disorders noted. Mechanism of degradation by the principal aggressive officer. Technical solution of repair and prevention. On the other hand we have a sufficiently explained the main factors influencing the durability vis-à-vis the corrosion, not to mention the existence of other factors involved in one way or another in the phenomenon of corrosion One can conclude that they are the many causes of degradation which they underwent this region, are cited for example the aggressiveness of the surrounding environment (soil and groundwater), the quality and properties of the composition of concrete, … etc. after this true diagnosis which bases on a visual inspection, we proposed a simple method of repair which consists of a lining or the use of a patching mortar according to the case encountered in order to replace the separated concrete. Our repair also insists to employ coatings to protect the concrete and preventive impregnation coats in order to avoid further corrosion cells. Key words: reinforced concrete, Diagnosis, Degradation, corrosion, repair, reinforcement. II ﻣﻠﺨﺺ اﻟﻤﺬﻛﺮة إن اﻟﺼﺪأ اﻟﺤﺎﺻﻞ ﻓﻲ ﻗﻀﺒﺎن اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ اﻟﻤﺴﻠﺤﺔ ھﻮ إﺣﺪى اﻷﻣﺮاض اﻟﺘﻲ ﺗﺆﺛﺮ ﻋﻠﻰ أداء اﻟﮭﯿﺎﻛﻞ. ھﺬا اﻟﺼﺪأ ﻗﺪ ﯾﻨﺘﺞ ﻣﻦ ﺟﺮاء ﺗﻮاﺟﺪ أﻣﻼح اﻟﻜﻠﻮر ﻓﻲ اﻟﻤﻨﺎطﻖ اﻟﺨﺎﺿﻌﺔ ﻟﻠﺘﺠﻤﺪ و / أو رذاذ اﻟﺒﺤﺮ. ﻏﺎز ﺛﺎﻧﻲ اوﻛﺴﯿﺪ اﻟﻜﺮﺑﻮن ﯾﻌﺘﺒﺮ ﻣﺼﺪر آﺧﺮ ﻟﻠﺘﺪھﻮر. اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﻤﺘﺮﺗﺒﺔ ﻋﻠﻰ ھﺬا اﻟﺼﺪأ ھﻮ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺳﻠﻮك اﻟﻔﻮﻻذ واﻧﮭﯿﺎر ﻣﻮﺿﻊ اﻟﺘﻘﺎء اﻟﻔﻮﻻذ ﺑﺎﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ وھﻤﺎ اﻟﻌﺎﻣﻼن اﻟﻠﺬﯾﻦ ﯾﺤﻔﺰان ﻋﻠﻰ إﻟﺤﺎق اﻟﻀﺮر ﺑﺎﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ. ھﺬا اﻟﻨﻮع ﻣﻦ اﻟﻀﺮر ھﻮ اﻟﻤﺴﺆول ﻋﻦ اﻟﺘﻜﺎﻟﯿﻒ اﻟﻤﺎﻟﯿﺔ اﻟﮭﺎﺋﻠﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻨﻔﻖ ﺳﻨﻮﯾﺎ ﻓﻲ إﺻﻼح ھﯿﺎﻛﻞ ﺗﺪھﻮرت ﻓﻲ ﺟﻤﯿﻊ أﻧﺤﺎء اﻟﻌﺎﻟﻢ. ﻓﻲ إطﺎر ھﺬا اﻟﻌﻤﻞ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺎﻧﺠﺎز دراﺳﺔ وﺿﻌﯿﺔ ﺑﻌﺾ اﻟﻤﻨﺸﺎت اﻟﺘﻲ ﺗﻌﺮﺿﺖ ﻟﻠﺼﺪأ ﻓﻲ ﻣﻨﻄﻘﺔاﻟﻮادي (اﻟﺠﻨﻮب اﻟﺸﺮﻗﻲ ﻟﻠﺠﺰاﺋﺮ .) ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ أﻧﺠﺰت أوﻻ ﺑﻌﺪ ﺑﺤﺚ ﻣﻜﺘﺒﻲ اﻧﺼﺐ أﺳﺎﺳﺎ ﺣﻮل ظﺎھﺮة اﻟﺼﺪأ ﻓﻲ اﻟﻤﻨﺸﺎت اﻟﺨﺮاﺳﺎﻧﯿﺔ اﻟﻤﺴﻠﺤﺔ و ﺳﺒﻞ ﺗﺸﺨﯿﺼﮭﺎ ، وﻛﺬا ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺸﺮح طﺮق اﻹﺻﻼح واﻟﻮﻗﺎﯾﺔ ﻣﻦ اﺟﻞ إﻋﺎدة اﻟﻤﻨﺸﺄ ﻗﺎﺑﻼ ﻟﻠﺘﺸﻐﯿﻞ. ﺗﻢ ﺗﻮﺟﯿﮫ ﺟﮭﻮدﻧﺎ ﻧﺤﻮ دراﺳﺔ ﺗﺤﻠﯿﻠﯿﺔ ﺗﻀﻤﻨﺖ اﻟﻌﯿﺎدة اﻟﻘﺪﯾﻤﺔ اﻟﻤﺘﻌﺪدة اﻟﺨﺪﻣﺎت ﻟﻤﺪﯾﻨﺔ ﺟﺎﻣﻌﺔ وﺧﺰاﻧﯿﻦ ﻟﻠﻤﯿﺎه ﻓﻲ وﺳﻂ ﻣﺪﯾﻨﺔ اﻟﻮادي، ﺣﯿﺚ ﻣﺮرﻧﺎ ﺑﺎﻟﺨﻄﻮات اﻟﺘﺎﻟﯿﺔ: * ﺑﺤﺚ دﻗﯿﻖ ﻋﻦ اﻷﺳﺒﺎب اﻟﻤﺤﺘﻤﻠﺔ ﻟﻸﺿﺮار اﻟﻤﺴﺠﻠﺔ * آﻟﯿﺔ اﻻﻧﮭﯿﺎر ﺑﻮاﺳﻄﺔ اﻟﻌﺎﻣﻞ اﻟﻌﺪاﺋﻲ اﻟﺮﺋﯿﺴﻲ * اﻟﺤﻞ اﻟﺘﻘﻨﻲ ﻟﻺﺻﻼح واﻟﻮﻗﺎﯾﺔ ﻣﻦ ﺟﮭﺔ أﺧﺮى ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺸﺮح و ﺑﺸﻜﻞ ﻛﺎﻓﻲ أھﻢ اﻟﻌﻮاﻣﻞ اﻟﺘﻲ ﺗﺆﺛﺮ ﻋﻠﻲ دﯾﻤﻮﻣﺔ اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ ﻣﻦ وﺟﮭﺔ ﻧﻈﺮ اﻟﺼﺪأ، ﺑﺪون ﻣﺎ ﻧﻨﺴﻰ وﺟﻮد ﻋﻮاﻣﻞ أﺧﺮى ﺗﺴﺎھﻢ ﺑﺸﻜﻞ أو ﺑﺂﺧﺮ ﻓﻲ ھﺬه ظﺎھﺮة. ﻧﺴﺘﻄﯿﻊ أن ﻧﺴﺘﻨﺘﺞ أن ھﻨﺎك ﻋﺪة أﺳﺒﺎب ﻟﻼﻧﮭﯿﺎر واﻟﻼﺋﻲ ﺗﻌﺮﺿﺖ ﻟﮭﻢ ھﺬه اﻟﻤﻨﻄﻘﺔ. ﻧﺬﻛﺮ ﻋﻠﻰ ﺳﺒﯿﻞ اﻟﻤﺜﺎل ﻋﺪاﺋﯿﺔ اﻟﻮﺳﻂ اﻟﻤﺤﯿﻂ (اﻷرﺿﯿﺔ و اﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ)، ﻧﻮﻋﯿﺔ وﺧﺼﺎﺋﺺ ﺗﺮﻛﯿﺒﺔ اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ...اﻟﺦ. ﺑﻌﺪ ھﺬا اﻟﺘﺸﺨﯿﺺ اﻟﺤﻘﯿﻘﻲ واﻟﺬي ﯾﺮﺗﻜﺰ ﻋﻠﻰ اﻟﻔﺤﺺ اﻟﺒﺼﺮي ، اﻗﺘﺮﺣﻨﺎ طﺮﯾﻘﺔ ﺑﺴﯿﻄﺔ ﻟﻺﺻﻼح و اﻟﺘﻲ ﺗﺘﻜﻮن ﻣﻦ ﺗﻠﺒﯿﺲ ﺧﺮاﺳﺎﻧﻲ أو اﺳﺘﻌﻤﺎل ﻣﯿﻼط إﺻﻼﺣﻲ و ذاﻟﻚ ﺣﺴﺐ اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻤﻼﻗﺎة ﻟﻜﻲ ﯾﺘﻢ اﺳﺘﺒﺪال اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ اﻟﻤﻨﻔﻜﺔ. طﺮﯾﻘﺔ إﺻﻼﺣﻨﺎ ﺗﺼﺮ أﯾﻀﺎ ﻋﻠﻰ اﺳﺘﺨﺪام اﻟﻄﻼء ﻟﺤﻤﺎﯾﺔ اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ وطﺒﻘﺎت ﺗﺸﺮﯾﺐ وﻗﺎﺋﯿﺔ ﻣﻦ أﺟﻞ ﺗﺠﻨﺐ اﻟﻤﺰﯾﺪ ﻣﻦ ﺧﻼﯾﺎ اﻟﺼﺪأ اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ : ﻣﻨﺸﺎت ﺧﺮاﺳﺎﻧﯿﺔ ﻣﺴﻠﺤﺔ ، اﻟﺘﺸﺨﯿﺺ ، اﻟﺘﺪھﻮر، اﻟﺼﺪأ ، اﻹﺻﻼح ، اﻟﺘﻘﻮﯾﺔ. III Table des matières Introduction Générale…………………………………………………………………………......... 1 PARTIE A : Recherche bibliographique CHAPITRE I : Aperçu général sur la corrosion dans le béton et son diagnostic I.1. Notion de thermodynamique électrochimique……………………………………………............ 3 I.1.1. Processus de corrosion…………………………………………………………………………..3 I.1.2. Loi de Nernst………………………………………………………………………………..…..5 I.1.3. Diagramme de pourbaix……………………………………………………………….…6 I.2. La corrosion de l'acier dans le béton…………………………………………………………......8 I.2.1. Différents types de corrosion………………………………………………………......... 8 I.2.2. Principales causes de corrosion………………………………………………………................ 8 I.2.2.1. Rôle du béton…………………………………………………………………......8 I.2.2.2. Etat de l’acier dans le béton…………………………………………………....... 9 I.2.2.3. Dépassivation par carbonatation du béton………………………………….…... 9 I.2.2.4. Dépassivation par l’attaque des chlorures………………………………….…..11 I.2.2.4.1. Concentration seuil……………………………………………….…….11 I.2.2.5. Amorçage et propagation de la corrosion………………………………..……..13 I.2.2.5.1. Corrosion généralisée……………………………………………….….15 I.2.2.5.2. Corrosion localisée par piqûres……………………………………...…16 I.2.3.