Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de

Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de
Inamullah KHAN
Le 3 décembre , 10h00

Salle de thèse INSA Toulouse

« Etude expérimental de la corrosion en béton armé ».
Résumé
Les objectifs de la thèse sont d’étudier l’influence de la pré-fissuration sur le développement de la corrosion des armatures du béton armé, les corrélations entre les pertes de section d’armatures dues à la corrosion et la fissuration du béton d’enrobage en résultant et l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques des structures en béton armé soumis à un environnement salin. Les essais ont été réalisés pour étudier les différentes propriétés mécaniques comme la résistance à la flexion, la résistance au cisaillement, etc. Le travail expérimental est constitué de deux parties: dans la première partie des petits échantillons annulaires en mortier ont été testés afin d'observer l'effet des fissures sur la corrosion. Dans la deuxième partie, une étude approfondie a été réalisée sur une poutre en béton armé qui a été corrodée dans un environnement salin pendant 26 ans et une poutre non corrodée de même âge pour mieux comprendre l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques d’éléments en béton armé.

La première partie est consacrée à l’étude des relations entre la fissuration pré-existante d’origine mécanique sur la corrosion des armatures du béton armé. Le programme expérimental utilise un cœur expansif permettant de générer des fissures d’ouvertures contrôlées dans des échantillons armés qui sont ensuite soumis à des cycles d’immersion-séchage en solution saline. Les échantillons ont été dépouillés après 1an et demi et 2 an et demi pour étudier l’évolution de la corrosion au cours du temps. Les résultats montrent que quelque soit l’ouverture des fissures, la corrosion démarre en fond de fissure et se propage le long de l’interface acier-béton endommagée en fond de fissure par la création de la fissure. Ce processus, dont la durée est influencée par l’ouverture des fissures, conduit alors à la création de fissures de corrosion qui modifient l’environnement local au contact de l’armature et conduit alors à une généralisation de la corrosion.

Dans la deuxième partie, une poutre en béton armé qui a été corrodée dans un environnement sévère pendant 26 ans et une poutre non corrodée de même âge ont été testées en flexion 3 points jusqu'à la rupture et divers aspects ont été étudiés. L'effet de la corrosion sur la largeur des fissures de corrosion de la poutre a été étudié. Les armatures d'acier ont été récupérées de la poutre pour observer la corrosion et mesurer la perte de masse. La perte maximale de section d’acier et la perte moyenne entre les cadres d’effort tranchant ont été tracées en fonction de la largeur des fissures. Les résultats expérimentaux ont été comparés aux modèles existants proposés par Rodriguez et al. , Vidal et al. et Zhang et al. Il a été constaté que le modèle de Zhang et al. ne prend pas en compte l'effet de l'enrobage et le diamètre des armatures. Une petite modification de Zhang et al. modèle est proposée. La perte de la section d'acier des cadres a également été mesurée et a été tracée en fonction de l'ouverture des fissures. Il a été observé que la perte de section d'acier dans les cadres n'avait aucune relation avec la largeur des fissures de corrosion.

Afin d'étudier le comportement au cisaillement de la poutre corrodée et de la non-corrodée, chaque poutre a été coupée en deux parties de portée courte (115 × 28 × 15 cm), critiques vis-à-vis du cisaillement, qui ont été testées en flexion 3 points jusqu'à la rupture. Il a été noté que la perte de masse des armatures transversales et longitudinales n'avait pas une grande influence sur le mode de défaillance et n'avait pas affecté la capacité de charge des poutres. Il a été constaté que les cadres d’effort tranchant sont entrés en action après la rupture de la bielle de compression et a donc conduit à une diminution de la ductilité post-pic des poutres corrodées. Des études analytiques ont été effectuées pour comparer la capacité de cisaillement expérimentale avec la valeur théorique. Les prédictions du modèle treillis bielles-et-tirant sont plus précises que les méthodes classiques prévues par l'ACI 318-08 et l’Eurocode 2.

Pour étudier le comportement en flexion de la poutre corrodée, elle a été testée jusqu'à la rupture. Après avoir été testée en flexion jusqu’à la rupture, la poutre a été désossée afin de déterminer la carte de corrosion des armatures et de faire des tests de traction sur les armatures corrodées. Les résultats montrent que la corrosion des armatures a une influence importante sur la capacité portante, la raideur en service et la ductilité (flèche à rupture) L’approche de modélisation par macro-élement montre une bonne corrélation en terme de charge ultime, raideur et déplacement maximal.

Enfin, l'impact de la corrosion sur les propriétés mécaniques de l'acier dans le béton armé a été étudié. Les barres d'acier extraites de la poutre en béton armé corrodé ont été testées en traction. Une comparaison a été faite entre contrainte nominale et contrainte réelle des échantillons d’aciers corrodés et non-corrodés. Il a été noté que le degré de corrosion a fortement affecté les propriétés mécaniques de l'acier, en particulier la contrainte ultime à rupture et de la déformation ultime. La limite d'élasticité vraie de toutes les barres d'acier corrodées est restée presque constante alors que leur contrainte vraie à rupture a été considérablement augmentée. Une réduction de l'allongement à rupture semble être le principal effet de la corrosion affectant la conformité aux normes.

Mots-Clés:

Corrosion, fissures, chlorures, armature, perte de section d’acier, cisaillement, capacité résiduelle de charge, rigidité, contrainte-déformation, allongement à rupture, ductilité, limite d'élasticité.

Etablissement d’inscription

INSA Toulouse

Composition du Jury:

Dario CORONELLI Rapporteur

Alain MILLARD Rapporteur

Jean-Paul BALAYSSAC Examinateur

Nicolas BESSOULE Examinateur

Raoul FRANÇOIS Directeur de thèse

Arnaud CASTEL Co-directeur de thèse