Post on 26-Jun-2018
CENTRE FRANÇAIS DE L'ANTICORROSION Commission «Construction-Bâtiment»
La Protection Cathodique pour la maîtrise de la corrosion des armatures
des constructions en béton : Courant imposé et Anodes galvaniques
Ingénierie de Maintenance du Génie Civil
Paris 23 mars 2012
La Protection Cathodique pour la maîtrise de la corrosion des armatures des constructions en béton : Courant imposé et Anodes galvaniques
Objectifs de la journée
Faire le point des connaissances pratiques et des applications de ces techniques
Présenter le travail effectué par le Cefracor sur les « Anodes galvaniques pour le traitement de la corrosion des armatures des constructions en béton »
Provoquer la discussion en montrant notamment que tout le monde est concerné : M.O., Prescripteurs, Entreprises, Bureaux d’étude, Chercheurs.
La Protection Cathodique pour la maîtrise de la corrosion des armatures
des constructions en béton Courant imposé et Anodes galvaniques
• Rappels sur les processus de corrosion des armatures
• La Protection cathodique du béton armé
• Conclusions : points clés
4
La Protection Cathodique pour la maîtrise de la corrosion des armatures
des constructions en béton Courant imposé et Anodes galvaniques
• Rappels sur les processus de corrosion des armatures
• La Protection cathodique du béton armé
• Conclusions : points clés
5
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
O2 Cl- CO2 H2O
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
O2 Cl- CO2 H2O
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
O2 Cl- CO2 H2O
Diagnostic
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
Réparation, méthodes électrochimiques
DEGRADATION
TEMPS
Etat limite de service
Défauts détectables
Défauts visibles
Induction de la corrosion Croissance
? 24/06/2010 11 Rencontre Cefracor N°13
Les processus de corrosion
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
Les processus de corrosion
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathode
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
Les processus de corrosion
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
Les processus de corrosion
Variation du potentiel: polarisation
Raupach 1994
Le béton
Cas courant d’un
béton soumis à
la pluie, aux
éclaboussures,
aux sels de
déverglaçage,….
.
Les effets de la corrosion
• Formation de fissures
• Taches de rouille
• Eclats, épaufrures
• Perte de section
• Perte de capacité portante
• Rappels sur les processus de corrosion des armatures
• La Protection cathodique du béton armé
• Conclusions : points clés
23
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
La protection Cathodique
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
Protection cathodique
La protection Cathodique
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
Protection cathodique
La protection Cathodique
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
Na+
Cl-
H+
ia
H O2
OH-
e-
anode
Cl-
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
M++
e-Ox
q
Redq-1
ic
H O2
M++
M++
M++M++
M++
M++
M++
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
cathodeCourant de corrosion
Protection cathodique
La protection Cathodique
Protection cathodique du béton armé : deux méthodes
• Courant imposé
• Anodes galvaniques
I corr
- + Courant imposé
Cathode Anode
Milieu conducteur :
Béton
i
I corr
Cathode
Anode
Anodes galvaniques
Zn Zn 2+
+ 2 e-
i
Milieu conducteur :
Béton
Protection cathodique du béton armé Caractéristiques électrochimiques
Densité de courant :
•Prévention : 0,2-2 mA/m2
•Protection: 2-20 mA/m2
Polarisation
Potentiel (off): −720 mV /Ag/AgCl/0,5 M KCl
Indicateur
Potentiel
t
Potentiel de protection
Potentiel off
Dépolarisation
> 100 mV en 24h
Potentiel de corrosionVariation de potentiel > 300 mV
Protection cathodique du béton armé Réactions annexes
Aux armatures: production d’OH-
Aux anodes: acidification, ↑Cl2
Au sein du béton : migrations d’ions
Dégagement d’hydrogène, (Alcali réaction)
Principales étapes
• Sélection du procédé de la réparation
• Conception, dimensionnement
• Mise en œuvre
• Contrôles
• Les hommes : la certification
Sélection du procédé de la réparation
• Reprise des épaufrures
• Reconstitution du parement
• Béton projeté
• Déchloruration, réalcalinisation
• Inhibiteurs
Protection cathodique
ou galvanique
• Normes : NF EN 1504, NF EN 12696, CEN/TS 14038-2, CEN/TS 14038-1
Principales étapes
• Sélection du procédé de la réparation
• Conception, dimensionnement
• Mise en œuvre
• Contrôles
• Les hommes : la certification
Conception, dimensionnement
• Assurer une distribution homogène et suffisante de la densité de courant en tous points du réseau d’armatures
• Risques de sous protection, et de surprotection
D’après Pedefferri
•Forme des anodes, position •Résistance électrique du béton •→Anodes surfaciques, discrètes
Source : Pedefferri
Principales étapes
• Sélection du procédé de la réparation
• Conception, dimensionnement
• Mise en œuvre
• Contrôles
• Les hommes : la certification
Mise en œuvre Courant imposé
• Repérage des zones • Purge des bétons dégradés • Mise en place des électrodes de référence • Reconstitution du ferraillage • Vérification de la continuité électrique des armatures • Réalisation des connections • Préparation du support (reconstitution de l’enrobage,....) • Installation du système anodique et contrôles courts circuits • Béton ou mortier projeté (contrôles adhérence) • Connections et câblage • Mise en fonctionnement par zones • Contrôles
NF EN 12696
Principales étapes
• Sélection du procédé de la réparation
• Conception, dimensionnement
• Mise en œuvre
• Contrôles
• Les hommes : la certification
Contrôles
• La protection offerte par la protection cathodique ou galvanique doit être contrôlée à intervalles réguliers
• Courant
• Dépolarisation (électrodes incrustées):critère performant
• Potentiel
• Courant imposé : NF EN 12696 (3 critères)
• Anodes : ?
Principales étapes
• Sélection du procédé de la réparation
• Conception, dimensionnement
• Mise en œuvre
• Contrôles
• Les hommes : la certification
Les hommes : la certification Quelques définitions
• Compétence: Capacité du personnel de réaliser des tâches à certains niveaux bien définis et dans des secteurs d'application bien définis suivant un référentiel établi.
• Qualification: Démonstration de la compétence du personnel par une procédure autre que tierce partie. Elle peut être réalisée par la compagnie pour laquelle le personnel travaille.
• Certification: Démonstration de la compétence du personnel par une procédure tierce partie conduisant à la délivrance d'un certificat. Les procédures de certification sont suivant l'EN ISO/IEC 17024
•Le CFPC opère sur la base de EN 15257 depuis 2009.
•4 Secteurs d’application: Terre, Mer, Béton, Internal Surfaces.
•4 niveaux de compétence: 1S, 1, 2 et 3 (1S introduit en 2010 pour les plongeurs)
•Opérationel aussi en Anglais pour les niveaux 3 pour tous les secteurs et niveaux 1 et 2 pour le secteur mer.
Situation actuelle en France
Géré par le CEFRACOR CERTIFICATION depuis Juillet 2011.
Accréditation COFRAC en cours.
• Secteur Terre:
– Centre d’Examen : Compiègne (GRTGaz)
• Secteur Mer:
– Centres de Formation et d’Examen implanté à Brest (IFREMER) avec le support financier des autorités locales, maitrise d’oeuvre assurée par l’ Institut de la Corrosion.
– Equipement : un laboratoire, des réservoirs d’eau de mer, permettant des mesures sur de petits échantillons et une structure en acier instrumentée, partie d’un port, équipée en PC par courant imposé.
France
Niveaux de certification
Niveau 1S : mesures de routine simples en protection cathodique
Niveau 1 : mesures courantes en protection cathodique
Niveau 2 : Etude, conception et réalisation d'installations de protection cathodique et vérification de leur efficacité
Niveau 3 : Expertise dans le domaine de la protection cathodique
La certification en PC
• C’est une garantie pour le donneur d'ordre. De plus en plus fréquemment, les cahiers des charges imposent une certification de la compétence du personnel intervenant tant en installation qu'en inspection et maintenance.
• C’est une reconnaissance officielle de la compétence des spécialistes et experts en protection cathodique.
Certification
• Elle concerne :
• Les entreprises (conception, dimensionnement, mise en œuvre) --- organismes professionnels
• Les bureaux de contrôle
• Mais aussi les maitres d’ouvrage (publics privés), car le système doit pouvoir être préconisé, puis être contrôlé pendant sa vie effective
Le secteur béton prépare actuellement le niveau 1 3 certifiés de niveau 3
CENTRE FRANÇAIS DE L'ANTICORROSION Commission «Construction-Bâtiment»
La Protection Cathodique pour la maîtrise de la corrosion des armatures
des constructions en béton : Courant imposé et Anodes galvaniques
Ingénierie de Maintenance du
Génie Civil
Paris 23 mars 2012
Points clés
Points clés PC par courant imposé et anodes galvaniques
La PC est une technique effective pour stopper la corrosion des armatures, même en milieu à forte teneur en chlorures
Elle ne se limite pas aux surfaces endommagées, mais agit également en prévention
Les coûts d’installation sont importants, mais le bilan doit être fait à la fin du cycle de vie de l’ouvrage
La PC demande un contrôle régulier, qui ne doit pas se limiter à une simple inspection visuelle, mais nécessite des mesures et enregistrements périodiques, dont l’organisation et les coûts doivent être pris en compte
Il existe un large choix de procédés
Pour certains, la durée de vie des composants (anodes) est limitée
Les critères de performance sont complexes et l’efficacité finale du système dépend de la conception, de la mise en œuvre, et de la maintenance
Points clés PC par courant imposé et anodes galvaniques
• Ces méthodes doivent être préconisées, conçues, mises en œuvre et contrôlées par un personnel certifié.
→Reste à faire :
• Retour d’expérience: inventaire, fonctionnement, durabilité, évaluation des performances, ….
• Recherche et modélisation
Merci de votre attention et bonne journée…………
Je ne suis pas certain que vous avez mis la bonne tension, Albert !!!!